Im September 2023 registrierten Seismometer weltweit ein ungewöhnliches seismisches Signal, das an manchen Stellen bis zu neun Tage lang sichtbar war. Verursacht wurde es durch einen massiven Erdrutsch im Dickson-Fjord in Grönland. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und internationale Kolleg:innen untersuchten gemeinsam die Ursachen dieses Phänomens und stellten fest, dass das langanhaltende Hin- und Herschwappen von Wasser im engen Fjord die Quelle der Schwingungen war. Zudem wiesen sie darauf hin, dass der Erdrutsch mit dem Ausdünnen eines Gletschers zusammenhängt, welches sie auf den Klimawandel zurückführen.

Globale Seismische Signale durch interdisziplinäre Forschung entschlüsselt

Mit hochsensiblen Seismometern lassen sich Schwingungen aufzeichnen, die durch die Erde laufen. Diese Geräte messen normalerweise seismische Wellen bei Erdbeben, können aber auch Bewegungen von großen Wasser- oder Erdmassen an der Oberfläche erfassen.

„Im September 2023 entdeckten wir ein Signal, das global zu erkennen war“, berichtet Dr. Thomas Forbriger vom Geophysikalischen Institut des KIT. „Es sah völlig anders aus als ein Erdbeben. Das Signal war eine Schwingung mit einer einzigen dominierenden Frequenz, wie ein monotones Brummen, das sehr langsam abklingt.“

Um das Phänomen zu verstehen, arbeiteten 68 Forschende aus 40 Institutionen in 15 Ländern und verschiedenen Disziplinen zusammen. Sie analysierten Seismometer- und Infraschalldaten, Feldmessungen, Satellitenbilder, Simulationen von Tsunamiwellen und nutzten Bildmaterial des dänischen Militärs.

„Dank dieser disziplinübergreifenden Zusammenarbeit und der einzigartigen Kombination aus lokalen Daten und globalen Fernbeobachtungen konnten wir die außergewöhnliche Abfolge der Ereignisse rekonstruieren“, erklärt Forbriger. „Dazu haben Messdaten von der Qualität, wie sie das KIT und die Universität Stuttgart am geowissenschaftlichen Black Forest Observatory aufzeichnen, entscheidend beigetragen.“

Über bereits veröffentlichte Erkenntnisse hinaus konnten die Forschenden mithilfe von Vor-Ort-Beobachtungen und Messdaten direkt aus dem abgelegenen Dickson-Fjord in Grönland ein hochaufgelöstes numerisches Modell erstellen. Dieses ermöglichte die Rekonstruktion des Ereignisses und zeigte, dass eine sogenannte „Seiche“ die global messbaren Schwingungen verursachte. Eine Seiche ähnelt dem Hin- und Herschwappen von Wasser in einer Badewanne, wenn man auf einer Seite einsteigt und Wasser verdrängt.

Massiver Erdrutsch löst Megatsunami und globale seismische Wellen aus

Die Seiche entstand durch einen massiven Erdrutsch, der durch den Einsturz eines Berggipfels ausgelöst wurde, der zuvor 1.200 Meter über dem Fjord aufragte. „Das Volumen des herabstürzenden Materials war enorm – mehr als 25 Millionen Kubikmeter. Das ist genug, um 10.000 olympische Schwimmbecken zu füllen“, erklärt Kristian Svennevig vom Geologischen Dienst von Dänemark und Grönland (GEUS), der die Untersuchungen koordinierte. Die herabstürzende Masse verdrängte eine gewaltige Menge Wasser, das als anfänglich 200 Meter hoher Megatsunami aus dem Fjord strömte. Die Wellen, die nur wenige Minuten andauerten, bewegten sich anschließend tagelang im engen Fjord hin und her.

Die Berechnungen zeigten, dass das Wasser etwa alle 90 Sekunden quer zum Fjord hin- und herschwappte, was der Schwingungsperiode der beobachteten seismischen Wellen entsprach.

„Dass er zu einer solchen Schwingung fähig ist, scheint eine besondere Eigenschaft des Dickson-Fjords zu sein. In der wissenschaftlichen Literatur gibt es bisher praktisch keine Berichte über Schwappschwingungen dieser Frequenz, die derart langsam abklingen. Unsere Beobachtung ist auch in dieser Hinsicht einzigartig“, betont Rudolf Widmer-Schnidrig von der Universität Stuttgart.

Die große Wassermasse erzeugte seismische Wellen, die an den nächstgelegenen Messstationen über neun Tage hinweg aufgezeichnet wurden. Diese Wellen breiteten sich um die Erde aus und waren bis in die Antarktis, rund 20.000 Kilometer entfernt, messbar. Laut der Studie handelte es sich bei dem Tsunami um einen der höchsten in der jüngeren Geschichte. Außerhalb des Fjords beschädigten vier Meter hohe Wasserwellen eine Forschungsstation auf der 70 Kilometer entfernten Insel Ella und zerstörten kulturelle sowie archäologische Stätten im gesamten Fjordsystem.

Klimawandel als treibende Kraft hinter Erdrutsch und Tsunami in Nordost-Grönland

Die Forschenden untersuchten auch die Ursachen des massiven Erdrutsches. Mithilfe von Satellitenbildern stellten sie fest, dass der Gletscher am Fuß des Berges in den letzten Jahrzehnten stark ausgedünnt ist. Der Erdrutsch und der Tsunami seien die ersten derartigen Ereignisse, die in Nordost-Grönland beobachtet wurden. Die Wissenschaftler:innen führen dies auf den Klimawandel zurück, der sich bereits stark in dieser Region bemerkbar macht. Die Untersuchungen verdeutlichen, wie der Klimawandel Prozesse in der Atmosphäre, die Destabilisierung von Gletschern (Kryosphäre), die Bewegungen von Wassermassen (Hydrosphäre) und die feste Erdkruste (Lithosphäre) beeinflusst.

Um das Gebiet besser zu verstehen, planen die Forschenden, seismische Instrumente im Dickson-Fjord zu installieren.

„Bei diesem Ereignis hatten wir Glück, dass keine Menschen verletzt wurden. Aber unsere Studie zeigt, dass es angesichts des sich rasant beschleunigenden Klimawandels wichtiger denn je sein wird, auch Regionen, die bisher als stabil galten, zu charakterisieren und zu überwachen“, erklärt Svennevig. „Nur so können wir künftig rechtzeitig vor solchen massiven Erdrutschen und Tsunamis warnen.“

Originalpublikation: KIT – Das KIT – Medien – Presseinformationen