Smartphones ermöglichten bis zu 58 Sekunden Vorwarnzeit vor starkem Beben beim M7.8-Erdbeben in der Türkei

Einleitung

Öffentliche Erdbebenfrühwarnsysteme (PEEWSs) haben das Potenzial, Leben zu retten, indem sie eine Vorwarnung vor seismischen Wellen geben und potenziell Sekunden bis Jahrzehnte Vorwarnzeit bieten. Diese Fähigkeit ist besonders kritisch für zerstörerische Erdbeben mit großer Magnitude. Das verheerende Pazarcik-Erdbeben der Stärke M7.8 in der Türkei am 6. Februar 2023, das tragischerweise fast 60.000 Menschenleben forderte, unterstreicht die immense Herausforderung und Bedeutung solcher Systeme. Menschen vor bevorstehenden starken Erschütterungen bei einem massiven Erdbeben zu warnen, ist von Natur aus schwierig, da die Warnung ausgegeben werden muss, bevor das Erdbeben seine volle Intensität erreicht hat. Eine aktuelle Studie, die in Scientific Reports veröffentlicht wurde, untersucht die Leistung eines Smartphone-basierten PEEWS während dieses katastrophalen Ereignisses und enthüllt sein Potenzial, wertvolle Vorwarnzeiten zu liefern.

Leistung von Smartphone-basierten Frühwarnsystemen

Die Studie konzentrierte sich auf das Earthquake Network (EQN), ein operatives Smartphone-basiertes PEEWS, das Berichten zufolge während des Pazarcik-Erdbebens aktiv war. EQN funktioniert, indem es Smartphones nutzt, die gerade geladen werden, wobei die App die Beschleunigung des Geräts in Echtzeit analysiert, um signifikante Erschütterungen zu erkennen. Wenn Erschütterungen erkannt werden, sendet die App die Spitzenbeschleunigung und die Koordinaten des Smartphones an den EQN-Server. Der Server analysiert dann diese Daten, um die Magnitude des Erdbebens abzuschätzen und Warnradien für verschiedene Erschütterungsstufen zu bestimmen. Benutzer erhalten personalisierte Warnungen mit einem Countdown bis zum erwarteten Eintreffen seismischer Wellen und der erwarteten Erschütterungsintensität.

Alarmierungsstrategie und Vorwarnzeiten

Das EQN-System erkannte das Pazarcik-Erdbeben etwa 12 Sekunden nach Beginn des Bruchs. Diese Erkennung basierte auf Daten von 53 Smartphones innerhalb von 100 km vom Epizentrum. Nach der Erkennung gab EQN Warnungen an seine Benutzer aus. Für diejenigen innerhalb eines Radius von 141 km vom geschätzten Epizentrum wurde eine Warnung vor starken Erschütterungen gesendet. Benutzer weiter entfernt, zwischen 141 km und 412 km, erhielten Warnungen vor mäßigen Erschütterungen, und noch weiter entfernte erhielten Warnungen vor leichten Erschütterungen, die sich bis zu Tausende von Kilometern erstreckten. Insbesondere war die Fähigkeit des Systems, grenzüberschreitende Warnungen auszugeben, ein wichtiges Merkmal.

Die Studie analysierte die von EQN bereitgestellten Vorwarnzeiten, indem sie die Ausgabezeit der Warnung mit dem Beginn starker Erschütterungen verglich, definiert als Spitzenbodenbeschleunigung (PGA), die 12 % g überschreitet, was einer modifizierten Mercalli-Intensität von VI entspricht. Dieser Schwellenwert wurde gewählt, da er es den Personen ermöglicht, Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Wellenformdaten von türkischen seismischen Stationen wurden verwendet, um die räumliche Verteilung der Vorwarnzeiten abzuschätzen. Die Analyse ergab, dass EQN-Benutzer, die starken Erschütterungen ausgesetzt waren, Vorwarnzeiten von bis zu 58 Sekunden vor Beginn der intensiven Erschütterungen erhielten.

Mögliche Auswirkungen auf die Bevölkerung

Über die tatsächlichen Benutzer der EQN-App hinaus schätzten die Forscher auch die potenziellen Vorwarnzeiten für die breitere türkische und syrische Bevölkerung ab, die ähnlichen Erschütterungsstärken ausgesetzt war. Unter der Annahme, dass eine Warnung vor starken Erschütterungen auf alle Personen innerhalb des Radius von 141 km hätte ausgedehnt werden können, ergab die Studie, dass etwa 2,7 Millionen Menschen, die lebensbedrohlichen Erdbebenschwingungen ausgesetzt waren, Warnungen zwischen 30 und 66 Sekunden im Voraus hätten erhalten können. Für diejenigen, die Intensitäten von IX und höher ausgesetzt waren, einem kritischen Niveau, das mit erheblichen Schäden und Todesfällen verbunden ist, wurden Vorwarnzeiten von bis zu 58 Sekunden berechnet. Diese verlängerte Vorwarnzeit, selbst bei einem massiven Erdbeben, gilt als ausreichend lang, damit Menschen Schutzmaßnahmen ergreifen können.

Schlussfolgerung

Das M7.8 Pazarcik-Erdbeben bot einen kritischen realen Test für Smartphone-basierte Erdbebenfrühwarnsysteme. Das EQN-System zeigte seine Fähigkeit, ein Erdbeben mit großer Magnitude zu erkennen und Warnungen auszugeben, die seinen Benutzern wertvolle Vorwarnzeiten lieferten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass solche Systeme, selbst mit ihren inhärenten Einschränkungen bei der präzisen Echtzeit-Schätzung der Erdbebenstärke, entscheidende Sekunden Vorwarnzeit bieten können. Diese Vorwarnung, kombiniert mit Vorbereitung und Risikobewusstsein, kann erheblich dazu beitragen, Todesfälle und Schäden bei großen seismischen Ereignissen zu mindern. Die Studie unterstreicht das wachsende Potenzial von Crowdsourcing-Technologien zur Verbesserung der öffentlichen Sicherheit angesichts von Naturkatastrophen.

Original source: "https://www.nature.com/articles/s41598-024-55279-z"