Arbeitsblatt: Naturkatastrophen

Naturkatastrophen 1 Tropische Wirbelstürme (Hurrikan) Tropische Wirbelstürme gehören zu den Wetterextremen, von denen die stärkste Zerstörungskraft für natürliche und soziale Systeme ausgeht. Sie treten in den tropischen Regionen aller drei Ozeane auf. Im Atlantik heissen sie Hurrikane, im Pazifik Taifune, im nördlichen Indischen Ozean Zyklone. Der Einfachheit halber wird der Begriff „Hurrikan häufig auch universal gebraucht. Im Focus der Aufmerksamkeit stehen in der westlichen Welt die tropischen Wirbelstürme im Atlantik, wegen ihres Gefährdungspotentials in der westlichen Hemisphäre, aber auch weil sie am besten erforscht sind und über sie die längsten Datenreihen vorliegen. 1.1 Aufbau Ein tropischer Wirbelsturm besitzt einen zylinderförmigen Aufbau. Im Zentrum, dem sog. Auge, das einen Durchmesser von 15 bis 30 km besitzt, ist es nahezu windstill und wolkenlos. Um das Auge herum befindet sich eine Wolkenmauer mit hohen Windgeschwindigkeiten und starken Niederschlägen. Im Auge herrscht unmittelbar über der Meeresoberfläche ein sehr tiefer Druck bis unter 900 hPa, der von allen Seiten Luft ansaugt. Durch die Corioliskraft wird diese Luft in einen Wirbel um das Auge gelenkt, der sich auf der Nordhalbkugel gegen, auf der Südhalbkugel mit dem Uhrzeigersinn bewegt. führt, die beim Aufsteigen durch Kondensation wieder frei wird und Wolkenbildung und S. 1 Durch Verdunstung des warmen Ozeanwassers wird dem System latente Energie zuge- Niederschlag bewirkt. Durch von unten nachgelieferte Energie kommt es zu weiterer Verdunstung und Kondensation auch in grösserer Höhe – und zu einem weiteren Aufstieg von Luftmassen bis hin zur Tropopause, wo es zum seitlichen Massenabfluss kommt. Dadurch verringert sich der Luftdruck über der Meeresoberfläche immer weiter, in das Tief strömt weitere feuchtwarme Luft usw. Je geringer der Luftdruck im Zentrum, desto stärker werden die um das Zentrum kreisenden Stürme und desto heftigere Niederschläge fallen. Dem Energieumsatz in tropischen Zyklonen kommt im Sommerhalbjahr eine wichtige Rolle bei der Abfuhr von Energie über den aufgeheizten Ozeanflächen zu. Weil die tropische Atmosphäre einen sehr hohen Wasserdampfgehalt besitzt, kann die langwellige Ausstrahlung nicht genügend Energie von der Erdoberfläche in den Weltraum abführen. Diese Aufgabe übernehmen teilweise die tropischen Zyklonen. Sie transportieren durch Verdunstung und Kondensation Energie in die obere Troposphäre, von wo sie in den Weltraum abgestrahlt werden kann. Ausserdem wird durch den starken Wind die Mee- S. 2 resoberfläche aufgewühlt und kühleres Wasser aus der Tiefe nach oben befördert. 1.2 Entstehung Ein tropischer Wirbelsturm unterscheidet sich deutlich von den Tiefdruckgebieten mittlerer Breiten, die in Europa besonders im Winter zu Niederschlägen und Stürmen führen. Diese entstehen durch den Temperaturunterschied zwischen nördlichen und südlichen Breiten und vermischen verschieden warme Luftmassen miteinander. Ein tropischer Wirbelsturm wird dagegen von der Energie aus dem darunter liegenden Ozean angetrieben, die vor allem durch Verdunstung und Kondensation als latente Wärme in die Atmosphäre gelangt und diese aufheizt. Die erste Voraussetzung für die Entstehung eines tropischen Wirbelsturms ist daher eine hohe Meeresoberflächentemperatur von mindestens 26 C, wie sie nördlich und südlich des Äquators zu finden ist. Da Hurrikane ihre Energie aus dem Wasser beziehen und bis zu 500 Kilometer Durchmesser besitzen, ist eine genügend grosse, zusammenhängende Meeresoberfläche eine weitere Voraussetzung. Die dritte Voraussetzung ist die Wirkung der Corioliskraft, durch deren Ablenkung es zu der typischen Wirbelbildung kommt. Da die Corioliskraft erst in einem Abstand von mindestens 5-8 vom Äquator wirksam wird, gibt es in unmittelbarer Nähe S. 3 des Äquators keine tropischen Wirbelstürme. Ob es bei den genannten Voraussetzungen dann aber wirklich zur Entwicklung eines mehr oder weniger starken tropischen Wirbelsturms kommt, hängt auch von der Struktur der Atmosphäre über dem Ozean ab. Eine hohe Meeresoberflächentemperatur bedeutet auch eine hohe Verdunstung und damit einen hohen Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre, der Energie für die Konvektion tropischer Wirbelstürme liefert. Zum anderen darf es nur eine schwache vertikale Windscherung geben. Damit ist gemeint, dass die Richtung und die Stärke von Winden in allen Höhen über dem Boden möglichst ähnlich sein müssen, da sonst die vertikale Entwicklung tropischer Wirbelstürme gestört wird. Über dem Nord-Atlantik gibt es z.B. relativ starke Windscherungen in El-NiñoJahren, in denen daher verhältnismässig wenige Hurrikane entstehen. Eine wichtige Rolle spielt auch die durch die Temperaturschichtung bedingte Stabilität der Atmosphäre. Je stärker das Temperaturgefälle mit der Höhe ist, desto stärker ist der Antrieb für den Aufstieg warmer Luft, was die Entwicklung von tropischen Zyklonen begünstigt. 1.3 Verbreitung Weltweit entstehen die meisten tropischen Wirbelstürme (ca.87%) zwischen 20oN und 20oS; zwei Drittel aller tropischen Wirbelstürme bilden sich auf der Nordhalbkugel. Die bevorzugten Gebiete sind der westliche Atlantik, der östliche Pazifik, der westliche Nordpazifik, der nördliche und der südliche Indische Ozean und der Südwest-Pazifik vor auf. Die Hurrikane des Nordatlantiks bewegen sich auf Zugbahnen vom mittleren Atlan- S. 4 Australien. Stürme der höheren Kategorien treten vor allem im nördlichen Westpazifik tik oder der östlichen Karibik nach Westen und Norden Richtung Mittelamerika bzw. Südküste der Vereinigten Staaten. Beim Hurrikan Katrina wurden im August 2005 Windgeschwindigkeiten von über 300 km/h und bei Wilma im Oktober 2005, dem stärksten Hurrikan seit Beginn der Aufzeichnungen, Spitzenböen bis zu 340 km/h gemessen. TD: Tiefdruckgebiet; TS: Tropischer Sturm; 1-5: Hurrikane-Kategorie nach der Saffir-Simpson-Skala 1.4 Klassifizierung und Benennung Hurrikane im Nordatlantik werden Je nach Windgeschwindigkeit nach der sog. SaffirSimpson-Skala in fünf Kategorien eingeteilt. Die Benennung einer Störung als tropischer Wirbelsturm erfolgt ab einer Windgeschwindigkeit von 56 km/h. Ab 118 km/h spricht man von einem Hurrikan, ab 178 km/h liegt ein Hurrikan der Kategorie 3 vor, über 249 km/h ein Hurrikan der Kategorie 5. S. 5 Hurrikane-Kategorien nach der Saffir-Simpson-Skala Auch die Benennung einzelner Hurrikanen ist geregelt. Für jede Hurrikansaison werden sechs Jahre im Voraus von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) 21 alphabetisch angeordnete weibliche und männliche Vornamen festgelegt. Der Name eines Hurrikans, der besonders starke Zerstörungen angerichtet hat, wird von künftigen Listen gestrichen, so geschehen z.B. bei Katrina (2005) und Fay (2008). Sollte es in einer Saison mehr als 21 Hurrikane geben, wie es z.B. 2005 der Fall war, werden die folgenden nach dem griechischen Alphabet benannt (Alpha, Beta, Gamma usw.). 1.5 Schäden 1998 hat der Hurrikan Mitch in Honduras und Nicaragua 11 000 Todesopfer gefordert und einen Sachschaden von 5 Milliarden US–Dollar angerichtet. 2005 setzte der Hurrikan Katrina die amerikanische Stadt New Orleans zu 80 unter Wasser und machte sie damit weitgehend unbewohnbar, tötete ca. 1800 Menschen und verursachte einen Sachschaden von inflationsbereinigt 160 Milliarden US-Dollar, womit er zum bis dahin teuersten Hurrikan der USA wurde. Insgesamt ging das Jahr 2005 in die Geschichte als das Jahr der mit Abstand stärksten Hurrikanaktivität im Nordatlantik ein, mit 14 Hurrikanen insgesamt, wovon sieben der Kategorie 3-5 und drei der Kategorie 5 angehörten, und mit zwei Hurrikanen der Kategorie 4 bereits im Juli zu Beginn der Hurrikan-Saison. Nach über einem Jahrzehnt relativ geringer Aktivität erreichte dann die Hurrikan-Saison 2017 fast das Niveau von 2015 mit 10 Hurrikanen und sechs starken Hurrikanen der Kategorie 3-5. Die Schäden, die der Kategorie-4-Sturm Harvey in der Region Houston durch seine lang anhaltenden starken Niederschläge anrichtete, verursachten mit 125 Mrd. US-Dollar einen fast ebenso grossen Schaden wie Katrina. Eine Besonderheit war auch der Hurrikan Ophelia, der sich im Ostatlantik als Hurrikan der Kategorie 3 nicht wie üblich nach Westen, sondern nach Norden bewegte und als starker Orkan auf die Küste Irlands traf. Die ökonomischen Schäden durch Hurrikane in den USA haben seit Beginn des 20. Jahrhunderts um ein Vielfaches zugenommen. So liegen die fünf teuersten Hurrikane, die seit 1900 auf das Festland der USA getroffen sind, alle in der Zeit nach 2005. In erster Linie ist das jedoch auf das Bevölkerungswachstum und die zunehmende Ansammlung von Werten in den betroffenen Küstenzonen zurückzuführen. Rechnet man die Schäden frühere Hurrikane auf die heute in der Region vorhandenen Werte und Bevölkerungsdem Great-Miami-Sturm von 1926, der unter den Bedingungen von 2005 einen Schaden S. 6 zahlen hoch, lässt sich kein Trend ausmachen. Hurrikan Katrina stünde danach nach von 157 Milliarden angerichtet hätte, nur an zweiter Stelle. Und auch das verlustreiche Jahrzehnt 1996-2005 läge nach 1926-1935 nur auf dem 2. Platz. 1.6 Schutzmassnahmen Eine angepasste Bauweise ist für eine erfolgreiche Schadensvorsorge zwingend notwendig. Deshalb wurden in einigen Ländern Bauvorschriften geschaffen, die unter anderem verlangen, dass in gefährdeten Gebieten Gebäude massiv im Boden verankert sein müssen. Bei Holzbauten müssen Verbindungselemente durch Stahlbänder («Hurrikanstraps») gesichert werden. Vorsorglich müssen Fensterläden, sogenannte «stormshutters» angebracht werden und alle Fenster und Türen mit Sicherheitsglas versehen sein. Eine weitere Schutzmassnahme besteht darin, an den Ufern Sandsäcke zu platzieren, um die Überschwemmungsauswirkungen zu reduzieren. Schutzkeller bewahren den Menschen vor den gefährlichen Auswirkungen eines tropischen Wirbelsturms. Keinesfalls sollte man sich bei einem Wirbelsturm ausser Haus befinden. Durch die zunehmend besser werdende Vorhersage des Verlaufs tropischer Wirbelstürme, kann der Mensch sich rechtzeitig in Sicherheit bringen. Als letzte Schutzmassnahme für den Menschen ist es dann, von diesem Ort weg zu ziehen, da jedes Jahr S. 7 das eigene Haus zerstört wird und man es wieder neu aufbauen müsste. 1. Wie nennt man den innersten Punkt eines Hurrikans und was ist speziell daran? 2. Wie heisst die Kraft, welche die Luft zum Herumwirbeln bringt? 3. Wie heissen Hurrikans noch und wo werden sie jeweils wie genannt? 4. Weshalb gibt es unmittelbar am Äquator keine tropischen Wirbelstürme? 5. Ca. wie viel Prozent aller tropischen Wirbelstürme kommen in der Südhalbkugel S. 8 vor? 2 Tornado (Twister) Ein Tornado, auch bekannt als Windhose, ist ein kleinräumiger Luftwirbel in der Erdatmosphäre mit annähernd senkrechter Drehachse. Der Name wird aus dem Spanischen „tornar oder dem Lateinischen „tornare abgeleitet, was wenden, umkehren oder drehen bedeutet. 2.1 Entstehung und Aufbau Im mittleren Westen der USA (in der sogenannten Tornado-Alley) entstehen im Frühjahr besonders heftige Gewitter. Feuchte Warmluft aus dem Golf von Mexico strömt zu dieser Jahreszeit in Richtung Norden. Zur gleichen Zeit strömen trockene Kaltluftmassen mit hoher Geschwindigkeit von Kanada kommend über die Rocky Mountains hinweg in Richtung Süden. Die Kaltluftmassen legen sich durch die hohe Zuggeschwindigkeit über S. 9 die Warmluftmassen, obwohl kalte Luft schwerer ist als Warmluft. Die Warmluft wird bei diesem Prozess verdrängt und die unterschiedlichen Luftmassen verwirbeln miteinander. In diesem explosiven Strömungsgemisch entstehen dann riesige Gewitterwolken (Superzellen) mit einer vertikalen Ausdehnung bis zu 20 Kilometer bei einem Durchmesser von bis zu 30 Kilometer. Die oberen, trockenkalten Luftschichten in der Gewitterwolke haben eine weit höhere Zuggeschwindigkeit und auch eine andere Zugrichtung als die unteren, feuchtwarmen Luftschichten (Windscherung). Durch diesen Effekt beginnt die Luft horizontal zu rotieren, ähnlich einem auf einem schrägstehenden Tisch herabrollenden Bleistift. Die nach oben strebende Warmluft im unteren Bereich der Gewitterwolke (Aufwindbereich) kippt nun die horizontale Rotation in die Vertikale. Der Aufwindbereich der Gewitterwolke ist nun gezwungen vertikal zu rotieren, eine Superzelle ist entstanden. In der vertikalen Rotation kommt es zu einem starken Luftdruckabfall, welcher die umgebenden Warmluftmassen ansaugt (Inflow). Dadurch kann ein sich nach unten verengender, dort S. 10 immer schneller rotierender Luftwirbel bilden. Berührt der Luftwirbel noch nicht den Boden, ist dies eine Funnelcloud. Erst bei Bodenkontakt der Rotation ist ein Tornado entstanden, der dort für schlimme Schäden sorgen kann. Eine Superzelle zieht mit oft rascher Geschwindigkeit dahin, und dreht sich nun wie ein gigantischer Kreisel. Der eigentliche, sehr schnell rotierende Tornado aber ist je nach Kategorie mit etwa 50 bis maximal 1500 Meter Durchmesser viel kleiner und sinkt aus dem Sockel (Wallcloud) der Superzelle wie ein Rüssel zu Boden (siehe Fotos). Superzellen entstehen vorwiegend am späteren Nachmittag oder frühen Abend, weil die Sonneneinstrahlung bis zu dieser Zeit die unteren Luftschichten aufgeheizt hat. Eine durch ein aufgeheiztes Gebiet ziehende Superzelle kann auch sehr lange bestehen, weil die rotierende Aufwindzone laufend feuchte Warmluft aus der Umgebung ansaugt und so kontinuierlich für Kondensation und Wolkenneubildung sorgt. In der Abwindzone einer Superzelle gibt es oft schweren Sturm (Downburst), grossvolumigen Hagelschlag und Starkregen. Tornados kommen auf der ganzen Welt vor. Auch in Deutschland gibt es bei besonderen Wetterbedingungen Tornados, die meistens nicht so heftig sind wie die S. 11 nordamerikanischen Tornados. Einfache Zusammenfassung der Entstehung: S. 12 Aufbau im Überblick: 2.2 Verbreitung Prinzipiell können Tornados immer und überall entstehen. Am Häufigsten aber werden Tornados im mittleren Westen beobachtet. Hier, im Landesinneren, gibt es sogar ein benanntes Tornadogebiet, die sogenannte Tornado Alley. Hierzu zählen u.a. die Bundesstaaten Texas, Oklahoma, Nebraska und auch Kansas. Von den in den USA jährlich bis zu 1.200 registrierten Tornados kommen alleine in Tornado Alley rund 600 zur Entstehung. Doch es gibt weltweit Gebiete und Länder, wo vermehrt Tornados auftreten. So z.B. auch in Japan und Australien, Südafrika, Europa und Argentinien. Und auch in Deutschland werden immer häufiger Tornados gesichtet und beobachtet. Im Gegensatz zu den Tornados in den USA fallen sie in Deutschland jedoch meist schwächer und harmloser aus. Nur selten kommt es in Deutschland zu ernsthaften Schäden und Verwüstungen durch Tornados der stärkeren Klasse. Im Schnitt werden hier jährlich rund 300 schwache Tornados registriert. Weniger starke Tornados kommen des Weiteren u.a. auch auf den britischen Inseln und in Florida vor. Über Land treten Tornados meist ab Frühsommer auf. Ihr Maximum erreichen Sie dann im Sommer. Meist entstehen hier dann in den warmen Abendstunden Tornados. Über dem Wasser gibt es die meisten Tornados, die Wasserhosen, im Spätsommer zu Tagesbeginn. Spätsommer, weil S. 13 hier dann die Wassertemperaturen am höchsten sind. 2.3 Klassifizierung und Schäden Tornados sind die schnellsten Winde, die auf der Erde vorkommen. Sie werden nach der Fujita-Skala in sechs Kategorien (F0 bis F5) aufgeteilt: Kategorie F0 (bis 115 km/h): Äste brechen, flachwurzelnde Bäume können umkippen. Kategorie F1 (bis 180 km/h): Dachziegel lösen sich, Wohnwagen können umstürzen. Kategorie F2 (bis 250 km/h): Dächer werden abgedeckt, Güterzüge können entgleisen. Kategorie F3 (bis 330 km/h): Bäume werden entwurzelt, Autos werden von der Strasse gefegt. Kategorie F4 (bis 420 km/h): Häuser werden zerstört, Autos werden durch die Luft geschleudert. Kategorie F5 (bis 510 km/h): Totale Verwüstung. Selbst massive Stahlbetonbauten werden zerstört. Kategorie F6 ( 510 km/h): Bis heute nicht in der Praxis vorgekommen. Tornados treten je nach Voraussetzungen, Gebieten und Jahreszeiten unterschiedlich stark auf. Um diese Stärke einheitlich benennen zu können, entwickelten Wissenschaftler eine Skala, die sogenannte Fujita-Skala. Hier gibt es dann die Klassifizierungen F0 – F6. F0 bedeutet hier dann ein sehr schwacher Tornado. F6 hingegen steht dann für einen überaus straken Tornado. Ein F6 jedoch wurde in der Praxis noch nie beobachtet. Die stärksten je beobachteten oder registrierten Tornados waren Tornados der Kategorie F5. Die tobten dann meist in Teilen der USA, aber auch für Deutschland wurden schon Tornados dieser Stärke registriert. Oft verwüsten Tornados ganze Landstriche. Je nach Intensität werden auch Häuser und anderen Gegenstände teilweise stark beschädigt oder gar zerstört. Und auch Menschen sterben immer wieder durch die unsagbar grosse Kraft von Tornados. Oft, weil sie es nicht schafften, sich rechtzeitig in Sicherheit zu bringen. Dort, wo Tornados an der Tagesordnung sind, wie z.B. in vielen Teilen der USA, bauen die Men- S. 14 schen spezielle Schutzkeller unter oder neben ihre Häuser, um vor den Gewalten eines Tornados flüchten zu können. Und auch bei den Bauweisen der Häuser wird vermehrt auf eine maximale Stabilität geachtet 2.4 Schutzmassnahmen und Tipps Hier gelten meist dieselben Schutzmassnahmen wie bei Hurrikane. Ausserdem gilt in den Tornadogebieten der USA das Radio aufgrund der Warnmeldungen präventiv stets abzuhören wenn man unterwegs ist. 6. Wie heisst die berühmte Zone in den USA, wo die meisten Tornados vorkommen? 7. Was braucht es, damit ein Tornado entstehen kann? 8. Beschreibe kurz und prägnant, was die drei „Phasen kennzeichnet, welche die Winde durchmachen, bis sie einen Tornado bilden. 9. Können Tornados auch über Wasser entstehen? Falls ja, wie werden diese genannt und was sind die Unterschiede zu einem normalen Tornado auf dem Land? S. 15 10. Was sind die Unterschiede zwischen Tornados und Hurrikane? 3 Tsunami Der Begriff Tsunami stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Grosse Welle im Hafen. Der Begriff wurde von Fischern geprägt, die abends in ihren Hafen zurückkehrten und deren Dörfer und Städte durch eine Riesenwelle zerstört wurden, obwohl sie auf dem offenen Meer keine Wellen bemerkt hatten. 3.1 Entstehung und Aufbau Tsunamis entstehen durch die plötzliche Verdrängung riesiger Wassermassen, bedingt durch Erdbeben auf dem Meeresboden, Vulkanausbrüche über und unter Wasser, Erdrutsche oder Meteoriteneinschläge. Etwa 86% aller Tsunamis entstehen durch die so genannten Seebeben. Damit ein Tsunami, verursacht von Seebeben, überhaupt entstehen kann, müssen drei Voraussetzungen gegeben sein: 1. Das Erdbeben muss mindestens eine Stärke von 7,0 auf der Momenten-MagnitudenSkala (Mw) haben. Erst ab dieser Stärke reicht die freigesetzte Energie aus, um das Wasser ruckartig hochzuheben. 2. Der Meeresboden muss durch das Erdbeben angehoben oder abgesenkt werden. Wird der Meeresgrund nur seitlich versetzt, entsteht kein Tsunami. Wie zum Beispiel bei dem Erdbeben am 11.04.2012 vor der Westküste Sumatras. 3. Das Hypozentrum (Punkt, von dem ein Erdbeben ausgeht) des Erdbebens muss sich S. 16 nahe der Erdoberfläche befinden. Der Unterschied zwischen Tsunamis und normalen oder von starkem Wind verursachten Wellen ist die extrem grosse Wellenlänge. Das ist der Abstand von einem Wellenberg zum nächsten Wellenberg, der bei Tsunamis zwischen 100 und 300 km betragen kann. Ein weiteres Merkmal von Tsunamis ist ihre relativ kleine Wellenhöhe auf dem offenen Meer. Sie liegt meist zwischen einem halben und einem Meter. Daher werden die Wellen in tiefen Gewässern meist nicht wahrgenommen. Gefährlich wird die Welle erst, wenn sie auf Land trifft. In dem immer flacher werdenden Küstenbereich wird die Welle von ihrer Höchstgeschwindigkeit (bis zu 1.000 km/h auf dem offenen Meer) abgebremst und türmt sich dadurch zu einer bis zu 30 Meter hohen Wellenwand auf. Grund dafür ist die Wasserbewegung. Während bei einer vom Wind erzeugten Welle nur die oberen Wasserschichten bewegt werden, wird bei einer Tsunamiwelle das gesamte Wasservolumen in Bewegung versetzt, vom Meeresboden bis zur Wasseroberfläche. Nähert sich dem Land zuerst ein Wellental, wird das Wasser mit einem ungeheuren Sog ins Meer hinaus gezogen. Dadurch wird der Meeresboden oft über grosse Flächen trockengelegt. Wird diese Erscheinung richtig gedeutet, haben die Menschen am Strand, aufgrund der grossen Wellenlänge, ein paar Minuten bis zu einer halben Stunde Zeit, um sich auf höher gelegene Stellen zu flüchten. Der ersten Welle, die am Strand bis zu 30 Meter hoch werden kann, folgen meist weitere, zum Teil noch gefährlichere Flutwellen. Gefährlich sind nicht nur die Wellenberge sondern auch die Wellentäler, da ihr Sog Menschen und ganze Häuser kilometerweit in das Meer hinausziehen kann. 3.2 Verbreitung Am häufigsten entstehen Tsunamis am westlichen und nördlichen Rand der pazifischen S. 17 Platte, im Pazifischen Feuerring. Japan musste aufgrund seiner geografischen Lage in den letzten tausend Jahren die meisten Todesopfer durch Tsunamis beklagen. In dieser Zeit starben über 160.000 Menschen. Heutzutage verfügt Japan über ein effektives Frühwarnsystem. Für die Bevölkerung finden regelmässig Trainingsprogramme statt. Viele japanische Küstenstädte schützen sich durch Deiche. Ein Beispiel ist der 105 hohe und 25 breite Wall auf der Insel Okushiri. In Indonesien dagegen wirkt heute noch die Hälfte der Tsunamis katastrophal. Die meisten Küstenbewohner sind über die Anzeichen, die einen Tsunami ankündigen, nicht informiert. Grösstenteils ist das Land auch sehr flach und die Wassermassen fliessen bis ins Landesinnere. Auch an den europäischen Küsten treten Tsunamis auf, wenn auch wesentlich seltener. Da die afrikanische Platte sich nach Norden unter die eurasische Platte schiebt, können S. 18 durch Erdbeben im Mittelmeer und im Atlantik Tsunamis entstehen. Vorkommen der Tsunamis verglichen mit Vulkan- und Erdbebenregionen: 3.3 Schutzmassnahmen Vergangene Katastrophen haben dazu geführt, dass Tsunamigebiete ein TsunamiFrühwarnsystem installiert hat: Um einen Tsunami schon auf dem Meer orten zu können, werden Sensoren zur Messung des Wasserdrucks am Meeresboden installiert. Steigt dieser unerwartet an, werden diese Daten sofort an eine GPS-Boje und von dort an einen Satelliten weitergeleitet. Der Satellit sendet daraufhin ein Signal an die Experten der Frühwarnstationen an der Küste. Kommen diese zu dem Schluss, dass Tsunami-Gefahr bestehen könnte, geben sie die Vorwarnstufe tsunami watch an alle Alarmierungszentren aus. Sobald Gewissheit besteht, wird die Alarmstufe tsunami warning ausgerufen. Daraufhin wird in allen gefährdeten Küstengebieten Alarm geschlagen, damit dort unverzüglich evakuiert werden S. 19 kann. Die Möglichkeiten zur rechtzeitigen Erkennung und Warnung wachsen mit der Entfernung einer gefährdeten Küste vom Entstehungsort des Tsunami. Den Küstenbewohnern, die weiter als 50 bis 150 Kilometer entfernt leben, bleiben einige Minuten Zeit, sich in Sicherheit zu bringen. Liegen die betroffenen Küstengebiete mehrere hundert Kilometer entfernt, sind Warnungen schon eine Stunde vor Eintreffen des Tsunami möglich. Die Katastrophe kann damit nicht verhindert werden, aber im besten Fall können Menschenleben gerettet werden. Fehlalarme sind nicht selten und meist teuer. Nach einem Beben in Alaska 1986 wurde Honolulu, die Hauptstadt von Hawaii, teilweise evakuiert. Dies kostete 30 Millionen Dollar. Der Tsunami traf tatsächlich auf Land. Er war jedoch so niedrig, dass eine Evakuierung nicht notwendig gewesen wäre. Das grösste Risiko von Fehlalarmen ist jedoch der psychologische Effekt auf die Bevölkerung. Denn wird häufig gewarnt, ohne, dass danach ein Tsunami auftrifft, werden die Menschen unvorsichtig. Als 1960 nach einem starken Beben in Chile für die Hauptstadt Hawaiis eine Tsunami-Warnung ausgegeben wurde, wurde sie von vielen ignoriert. 61 Menschen verloren ihr Leben in den Fluten. 11. Beschreibe die Entstehung eines Tsunami. 12. Weshalb werden die Wellen eines Tsunami so hoch in Küstennähe? 13. Wie heisst das Gebiet, welches am meisten von Tsunamis betroffen ist? 14. Gibt es einen Zusammenhang zwischen Tsunamis, Vulkane und Erdbeben? Wie ste- S. 20 hen all diese Begriffe zueinander? 4 Erosion und Murgang 4.1 Erosion Der Begriff Erosion stammt vom lateinischen Wort «erodere», was «abnagen» bedeutet. Mit Erosionen sind also Abtragungen oder Abschürfungen von Boden und Gestein durch Wasser, Eis und Wind gemeint. Manche Erosionen sind gut sichtbar, andere weniger. 4.1.1 Entstehung und Erosionstypen Die Erosion ist ein grundlegender Prozess der Natur, der überall stattfinden kann. Erosion schafft Geländestrukturen wie etwa Berge und Täler und zerstört sie auch wieder. Das Gegenstück der Erosion ist die Sedimentation, also die Entstehung neuer Bodenflächen durch Ablagerung von Teilchen. Erosion kann linear oder flächig passieren. Lineare Erosion ist beispielsweise die Eintiefung der Erdoberfläche durch abfliessendes Wasser in kleinen Rinnsalen oder grossen Fliessgewässern wie Bächen oder Flüssen. Ebenfalls linear erfolgt die Erosion durch Gletscher. Aus Flüssen entstehen V-Täler, Gletscher produzieren U-Täler. Die flächenhafte Erosion wird durch Wind, Wellen am Ufer des Meeres, manchmal auch durch Gletscher und auch durch Regen geschehen. Eine der schlimmsten Formen der Erosion ist die Bodenerosion. Sie führt dazu, dass fruchtbarer Boden zerstört wird. Erosion ist also keine akute Katastrophe, sondern eine schleichende. Es gibt vor allem in Südeuropa und auch sonst an vielen Orten auf der Welt viele grosse Flächen, die langsam aber sicher durch Erosion nicht mehr landwirtschaftlich genutzt werden können. 4.2 Murgang aus Schlamm und gröberem Gesteinsmaterial im Gebirge, physikalisch vergleichbar mit einer sehr groben Suspension. S. 21 Ein Murgang (auch Mure oder Rüfe genannt) ist ein schnell talwärts fliessender Strom 4.2.1 Entstehung und Ablauf Ein Murgang entsteht im Gebirge, wenn im steilen Gelände wenig verfestigtes Material (Geröll, Schutt und Erdmaterial) wasserübersättigt wird und, meist allein durch Einwirkung der Schwerkraft, in Bewegung gerät. Ausgelöst wird die Durchnässung meistens durch starke oder lang anhaltende Niederschläge oder die Schneeschmelze, zunehmend jedoch auch durch das Abschmelzen von Gletschern oder Permafrostböden durch die Erderwärmung. Murgänge folgen meist bestehenden Bachbetten oder Rinnen und erweitern sie stark. Sie können aber auch eine neue Rinne graben. Grobe Korngrössen (Steine, Blöcke) konzentrieren sich an der Murenfront, die Material bis hin zu metergrossen Felsblöcken und Baumstämmen mitreissen kann. Schon entlang des Fliessweges wird einiges von dem transportierten Material in Randwällen wieder abgelagert. Die Bewegung endet meist am Hangfuss, wo das Gefälle nachlässt. Dort lagert sich das Material zungenförmig ab. Durch wiederholte Murgangereignisse bilden sich Ablagerungskegel. Wegen des hohen Feststoffgehalts und der damit verbundenen Zähigkeit des abgehenden Gemischs findet bei der Akkumulation eine Sortierung kaum statt Häuser dürfen in gefährdeten Gebieten nicht gebaut werden. Errichten von Geröllsperren, Rückhaltebecken oder Bauten, welche die Schlammlawinen ablenken. S. 22 4.3 Schutzmassnahmen Verbreitern der Bäche und Verhindern von Engpässen (z.B. Brücken), weil dort die Murgänge über die Ufer treten können und dann in die Dörfer hinein fliessen. Reinigen der Bachbetten, der Gebirgsbäche von losem Material (Bäumen, Ästen und Geröll). Elektronische Warnsysteme, die einen Murgang erkennen können und dann automatisch eine Strassensperrungen ausführen, Sicherheitskräfte alarmieren etc. Geröllsperre und Rückhaltebecken mit seitlicher Ablenkung. 4.4 Zusammenhang Erosion und Murgang S. 23 15. Erkläre was eine Bodenerosion ist und wie sie entsteht. 16. Erkläre, wie Erosionen und Murgänge miteinander zusammenhängen? 5 Schneelawine Früher glaubte man, Lawinen würden von Hexen oder Geistern ausgelöst oder wären eine Strafe Gottes. Im Spätmittelalter kam natürlichen Ereignissen als Auslöser von Lawinen grössere Aufmerksamkeit zu, wie z. B. laute Geräusche oder das Werfen von Objekten (Schneebällen) auf einen lawinengefährdeten Hang. Heute werden Lawinen wissenschaftlich erforscht, und zwar durch Modellversuche im Labor und Gelände, Computersimulationen oder durch künstlich ausgelöste Lawinen (z. B. am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF in Davos). Lawinen können im Winter zu einer tödlichen Gefahr werden. Für ihre Entstehung gibt es viele Ursachen. Manchmal sind Menschen schuld am Abgang einer Lawine, manchmal bringt Regen die Schneemassen zum Abstürzen. Mitunter ist auch ein Tier der Auslöser. 5.1 Aufbau und Gefahr An steilen Hängen ist die Lawinengefahr besonders gross. Rund hundert Menschen kommen pro Jahr durch Lawinenabgänge zu Tode. Doch nicht jede Lawine ist gleich gefährlich. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen verschiedenen Lawinenarten. Während der Abgang einiger harmloser Lawinen glimpflich ausgeht, können andere Schneelawinenarten schnell extrem gefährlich werden. Bei der Klassifizierung spielen ausserdem die Form der Abbruchkante, der Bahn und die Art, wie sich die Lawine bewegt, eine Rolle. Schneebrettlawine: Ihre Entstehung wird durch steile Hänge begünstigt, auf denen sich der Schnee in verschiedenen Schichten auftürmt. Durch den Wechsel von Schneefall und Sonnenschein bekommen die einzelnen Schichten jeweils andere Eigenschaften. Irgendwann beginnt sich die oberste Schicht zu lösen und stürzt ins Tal. Sie stellt die klassische Gefahr für Skifahrer dar. Staublawine: Die Staublawine entsteht, wenn grosse Schneemassen den Hang hinabstürzen. Das Luft-Schnee-Gemisch kann wirbelsturmartige Ausmasse annehmen. Eislawine: Eine Eislawine entsteht, wenn sich durch Gletscherbewegungen Eis ablöst und in die Tiefe stürzt. Diese sind aber eher zu Steinlawinen zu zählen. Was Lawinen so gefährlich macht, ist neben der enormen Schneemenge auch die Geschwin- Lawine in fliessenden Bewegungen erreichen kann, sind sehr schnell. An steilen Hängen kann das Tempo jedoch auf 200 bis 300 Stundenkilometer ansteigen. S. 24 digkeit, mit der die Schneemassen sich bewegen. Schon 50 bis 100 Stundenkilometer, die eine Nassschneelawine: Löst sich meistens bei Tauwetter im Frühling: durchnässter Schnee rutscht ab und reisst oft bis auf den Untergrund alles mit. Lockerschneelawine: Diese Lawinenart tritt häufig auf, wenn sich der Neuschnee noch nicht verfestigt hat. Sie beginnt sehr klein und wächst in einer Kettenreaktion immer weiter an. Die Lockerschneelawine zählt zu den harmloseren Arten. 5.2 Entstehung Für die Entstehung einer Lawine gibt es eine Reihe von natürlichen Ursachen wie Regen, neuen Schnee, Wind oder einsetzendes Tauwetter. Oftmals gibt es jedoch auch klar definierbare Auslöser, die den Abgang der Lawine verschulden. Das kann beispielsweise ein Wildtier sein, das zur falschen Zeit am falschen Ort ist. Nicht selten ist für die Entstehung einer Lawine auch der Mensch verantwortlich. Insbesondere Skifahrer, die abseits der gekennzeichneten Pisten unterwegs sind, können eine S. 25 Lawine auslösen. Wenn Sie sich in lawinengefährdeten Gebieten aufhalten wollen, soll- ten Sie im Vorfeld unbedingt einen Lawinenkurs besuchen, der Sie auf den Ernstfall vorbereitet. 5.3 Schutzmassnahmen Sollten Sie in die gefährliche Situation geraten, dass sich eine Lawine löst, sollten Sie ein paar Regeln beachten, um sich zu schützen: Versuche dich seitlich aus der Lawinenbahn zu steuern Bevor du von der Lawine ergriffen wirst, wirf die Skistöcke ab, um das Risiko von Verletzungen zu verringern Versuche dich mit Schwimmbewegungen an der Oberfläche zu halten Sobald der Schnee langsamer wird, bilde mit den Händen eine Atemhöhle über Mund und Nase, um in den Schneemassen nicht zu ersticken In der Praxis ist es allerdings sehr unwahrscheinlich, dass sich Lawinenopfer mit diesen Mitteln retten können, denn die Wucht einer Lawine ist meist zu stark, sodass der Körper von unten nach oben gerissen wird. Folglich verlieren Betroffene die Orientierung und können sich unter dem tonnenschweren Gewicht des Schnees nicht mehr bewegen. Neben der Atemnot kommt noch die Kälte hinzu, die die Gliedmassen rasch einfrieren. Des Weiteren können Warnsysteme Lawinen erkennen welche sich langsam entwickeln, z. B. Eislawinen bei Eisabbrüchen von Gletschern. Mittels interferometrischen Radaren, hochauflösende Kamerasystemen oder Bewegungssensoren kann ein instabiles Gebiet über einen langen Zeitraum von einigen Tagen hin zu Jahren beobachtet werden. Durch die Interpretation der Daten können Experten bevorstehende Abbrüche erkennen und Massnahmen veranlassen. Mittels solcher Systeme (z. B. die Gletscherüberwachung am Weissmies in der Schweiz) können Ereignisse einige Tage im Voraus erkannt werden. Auch moderne Radartechnologie erlaubt es, grosse Gebiete zu überwachen und Lawinen bei allen Witterungsbedingungen bei Tag oder Nacht zu lokalisieren. Komplexe Alarmsysteme können in kürzester Zeit die Lawine detektieren und so ein gefährdetes Gebiet unmittelbar und automatisch sperren (z. B. Strassen und Bahnen) oder evakuieren (z. B. Baustellen). Ein solches Projekt befindet sich beispielsweise in der Schweiz auf cher die Zufahrtsstrasse durchführt. Im Fall einer Lawine wird die Strasse mit mehreren S. 26 der einzigen Zufahrt nach Zermatt. Zwei Radare überwachen eine Bergflanke unter wel- Barrieren und Ampeln automatisch und innert Sekunden gesperrt, so dass keine Personen zu Schaden kommen können. 17. Erstelle eine Tabelle mit den Lawinenarten und trage möglichst viele Eigenschaften ein. S. 27 18. Allgemein: Suche zu jeder Naturkatastrophe zwei bekannte und/oder aktuelle Beispiele im Internet. Erstelle eine Tabelle mit den Katastrophen und ergänze diese mit den folgenden Sparten: Wo Wann Entstanden durch (falls angegeben) Ausmass der Katastrophe Anzahl Opfer Schaden Stärke/Grösse der Naturgewalt (Stärke auf der jeweiligen Skala, Ausmass der Naturgewalt, Geschwindigkeit, Höhe, Breite, etc.) falls angegeben Reaktion der Behörden/der Verantwortlichen Auswirkung auf die Wirtschaft