20 Jahre nach der Tsunami-Katastrophe: Fortschritte in Frühwarnung und Schutz

Vor 20 Jahren erschütterte der verheerende Boxing-Day-Tsunami die Welt. Heute schützt ein innovatives Frühwarnsystem, entwickelt unter Leitung des GFZ, Millionen Menschen rund um den Indischen Ozean. Wie Forschung, Technologie und Wissenstransfer seither Leben retten – und was die Zukunft bringt

von Sarah Hofer | 30.12.24

Das Herzstück des Tsunami-Frühwarnsystems ist die eigens entwickelte Software „SeisComP“, die Daten aus hunderten Erdbeben-Messstationen in der Region analysiert und potenziell gefährliche Beben erkennt.

Quelle: Adobestock/NorthShoreSurfPhotos

Forschung & Entwicklung

Am zweiten Weihnachtsfeiertag 2024 jährt sich zum zwanzigsten Mal eine der größten Katastrophen, die je durch ein Erdbeben ausgelöst wurden: Der „Boxing Day Tsunami“ forderte fast 230.000 Menschenleben. Ursache war ein Megabeben vor der Küste Sumatras, das den Meeresboden auf über 1.000 Kilometern sprunghaft verschob. Mit einer Magnitude von 9,3 ist es bis heute das drittstärkste je gemessene Erdbeben weltweit.

Die meisten Opfer waren Einheimische in den Küstenregionen von Indonesien, Indien, Sri Lanka und Thailand. Unter den Todesopfern befanden sich jedoch auch viele Tourist:innen, darunter über 500 aus Schweden und Deutschland – die Länder mit den höchsten Todeszahlen unter Reisenden. Die weltweite Anteilnahme war angesichts des Ausmaßes und der erschütternden Bilder enorm.

„Es war auch für uns in den Geowissenschaften ein Schock“, erinnert sich Dr. Andrey Babeyko, der am GFZ Tsunamis modelliert. „Theoretisch wusste man, dass es so schwere Beben geben kann, aber insbesondere die Ausdehnung der Bruchzone über mehr als 1.000 Kilometer und die verheerenden Fluten haben uns alle überrascht.“

Entwicklung des GITEWS: Ein Meilenstein in der Tsunami-Frühwarnung

In den Tagen nach der Katastrophe entwickelten GFZ-Forschende gemeinsam mit Kolleg:innen ein Konzept für ein Frühwarnsystem, um künftig solche Katastrophen abzumildern. Zu diesem Zeitpunkt gab es lediglich Tsunami-Frühwarnsysteme für den Pazifik, betrieben von Japan und den USA.

Im Januar 2005 beauftragte die Bundesregierung ein Konsortium aus neun Partnern unter Federführung des GFZ mit der Entwicklung eines deutsch-indonesischen Tsunami-Frühwarnsystems (German-Indonesian Tsunami Early Warning System, GITEWS). Zu den zentralen wissenschaftlichen Partnerinstitutionen zählten das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) und das damalige Leibniz-Institut für Meeresforschung IfM-GEOMAR. Letzteres gehört heute, wie auch die anderen Partner, zur Helmholtz-Gemeinschaft. Zudem spielte die Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) eine entscheidende Rolle, insbesondere bei der Entwicklung der sogenannten „Letzten Meile“ der Warnkette im Rahmen des Capacity Developments in Indonesien.

Schematische Darstellung des Tsunami-Frühwarnsystems im Indischen Ozean. Quelle: GITEWS/GFZ

Die Technologie hinter GITEWS: SeisComP und Entscheidungsunterstützung

Das Herzstück des Tsunami-Frühwarnsystems ist die eigens entwickelte Software „SeisComP“, die Daten aus hunderten Erdbeben-Messstationen in der Region analysiert und potenziell gefährliche Beben erkennt. Kombiniert mit Tausenden vorberechneter Tsunami-Simulationen und einem Entscheidungs-Unterstützungssystem, ermöglicht das System, Warnungen innerhalb weniger Minuten im Frühwarnzentrum in Jakarta zu generieren. Dort entscheiden ausgebildete Expert:innen, ob eine Warnung herausgegeben wird.

Erfolge und Herausforderungen des Tsunami-Frühwarnsystems

GITEWS wurde 2008 in Betrieb genommen und 2011 an Indonesien übergeben, wo es als InaTEWS (Indonesia Tsunami Early Warning System) weitergeführt wird. Seit 2007 hat das System mehrere Tausend Beben analysiert und erfolgreich vor Dutzenden Tsunamis gewarnt, darunter 2007 in Südsumatra und 2010 sowie 2012 in Nordsumatra. Dennoch gab es auch Tsunamis, bei denen keine rechtzeitige Warnung ausgesprochen werden konnte, etwa bei den Tsunamis von Mentawei 2010 und Palu 2018, bei denen die Wellen die Küsten zu schnell erreichten. Ein weiterer Fall war der Tsunami 2018, ausgelöst durch einen Erdrutsch des Vulkans Anak Krakatau, bei dem das System aufgrund des fehlenden Erdbebens keine Gefahr erkannte.

Dr. Jörn Lauterjung, der damalige Leiter des GITEWS-Aufbaus, betont, dass die Katastrophe von 2004 weltweit zu Frühwarn- und Schutzprogrammen führte, auch unter der UNESCO. „Die UNESCO hat das sogenannte Tsunami Ready und Tsunami Ready Recognition Programm ins Leben gerufen, um gefährdete Gemeinden auf Tsunamiwarnungen vorzubereiten, mit Evakuierungsplänen, Wissenstransfer und vielen weiteren Maßnahmen“, erklärt Lauterjung. Zudem weist er auf die Bedeutung natürlicher Warnzeichen hin: „Länger andauernde Erdbeben, die mehr als 30 Sekunden dauern, sollten die Menschen dazu anregen, sich vom Strand und der Küstennähe zu entfernen.“

Auf der Insel Simeulue vor der Küste Sumatras wussten die Menschen schon 2004, basierend auf einer alten Legende, was im Falle eines Tsunamis zu tun ist. 1907 hatte ein Tsunami dort Tausende Menschen getötet, doch 2004 konnten sich dank dieser traditionellen Weisheit nur sieben Menschen retten, obwohl der Tsunami ebenfalls enorme Höhen erreichte.

Erfolg durch Wissens- und Technologietransfer

„Die Entwicklung des Tsunami-Frühwarnsystems GITEWS und die anschließende Implementierung von InaTEWS war für das GFZ auch ein großer Erfolg im Bereich des Wissens- und Technologietransfers“, erklärt Dr. Angelo Strollo, Leiter des Globalen Erdbebenmonitoring-Programms GEOFON am GFZ. „Besonders stolz sind wir darauf, dass die indonesischen Partner das System seit 2011 eigenständig betreiben und kontinuierlich weiterentwickeln.“

Die am GFZ entwickelte Software „SeisComP“ für seismisches Monitoring wird seit 2009 erfolgreich von der GFZ-Ausgründung gempa weiterentwickelt. Sie wurde in zahlreiche Tsunami-Frühwarnsysteme weltweit integriert und kommt auch beim Monitoring von Vulkanen und kritischen Infrastrukturen zum Einsatz. Im Rahmen neuer Forschungsprojekte wurden Technologien entwickelt, die die Tsunami-Frühwarnung weiter verbessern können.

Neue Ansätze und Technologien für eine noch präzisere Frühwarnung

Ein Beispiel ist das EWRICA-Projekt (2020–2023), bei dem hochpräzise Satellitennavigationsdaten (GNSS) in Echtzeit für die Tsunami-Frühwarnung integriert wurden. Diese Technologie wird bereits von indonesischen Fachbehörden wie der „Geospatial Information Agency“ (BIG) und der „Meteorology, Climatology, and Geophysical Agency“ (BMKG) getestet. Ein weiteres Projekt, TsunamiRisk (2021–2024), befasst sich mit der Entwicklung von Frühwarnmethoden für Tsunamis, die durch Vulkane und Erdrutsche ausgelöst werden – eine bislang kaum erfasste Ursache.

Ein vielversprechender Ansatz ist die Nutzung von Unterwasser-Telekommunikationskabeln als Sensoren, die durch die DAS-Technologie (Distributed Acoustic Sensing) Erdbebenwellen und Tsunamis in Echtzeit überwachen können. Diese Technologie wird im EU-Projekt SUBMERSE weiterentwickelt und auch in einem geplanten Infrastrukturprojekt „SAFAtor“ (2025) zum globalen Monitoring eingesetzt.

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