Gletschersee stürzt talwärts – und Seismometer hören mit

Eine verheerende Wand aus Wasser wälzte sich am 5. Juli 2016 durch das Tal des Bhotekoshi / Sunkoshi Flusses in Nepal. Sie kam aus einem See, der von einer Gletschermoräne gestaut wurde. Der natürliche Damm brach und mehr als 100.000 Tonnen Wasser auf einmal stürzten talwärts.

Ein internationales Team von Forschenden hat dieses Ereignis mit Seismometern aufgezeichnet. Die Erdbebenmessgeräte waren nach dem katastrophalen Ghorka-Beben im April 2015 installiert worden. Es ist das erste Mal, dass so eine Sturzflut mit Seismometern in so hoher Auflösung aufgezeichnet wurde.

In einer Studie, die in SCIENCE veröffentlicht wird, schreiben die Autorinnen und Autoren, dass derartig massive Hochwasserereignisse die Erosionsraten stärker beeinflussen als die jährlichen Monsunregenfälle. Der Grund ist, dass die Wassermassen große Felsblöcke und grobe Sedimente mobilisieren, die normalerweise das Flussbett schützen.

Während der Monsunzeit werden dagegen nur feinere Sedimente und Kieselsteine stromabwärts transportiert – nicht genug, um Erdrutsche und massive Erosion auszulösen. „Die Erosionsraten können stark von nicht-klimatologischen Faktoren wie Erdbeben beeinflusst werden“, schreiben die Forschenden in ihrer Arbeit. Hinzu kommen klimatische Faktoren, die die Größe und Verteilung der Gletscherseen beeinflussen.

Kristen Cook, Mitglied von Niels Hovius’ Team am GFZ und Erstautorin, besuchte das Tal vor und nach der Flut. Mehrere glückliche Umstände begleiteten das Ereignis: Die Überschwemmung ereignete sich am Abend, als die Menschen zu Hause waren, aber noch nicht schliefen. Es war so stark, dass es den Boden erzittern ließ, sagt Kristen Cook.

Sie unterhielt sich mit zwei Schäfern, die gespürt und gehört hatten, wie sich die Flut näherte. Der jüngere erzählte ihr, dass er an ein Erdbeben gedacht hatte, aber sein älterer Begleiter erinnerte sich an eine Flut von 1981 und warnte ihn. Beide kletterten vom Fluss weg und überlebten. Andere Menschen reagierten ähnlich und flohen rechtzeitig, so dass niemand verletzt wurde. Es gab jedoch erhebliche Schäden an der Infrastruktur.

Die Forschenden hatten zudem Glück, bereits vor dem Hochwasserereignis Seismometer im Tal eingesetzt zu haben. Die Erschütterungen wurden daher von einem ganzen Netz aus seismischen Stationen registriert. Dies ist das erste Mal, dass Seismometer einen Gletscherseeausbruch mit solch hoher Auflösung aufgezeichnet haben. Die Verwendung von seismischen Daten zur Untersuchung von Überschwemmungen ist eine neue Technik, mit der Forschende Faktoren erkennen, die mit der herkömmlichen Flussüberwachung nicht beobachtet werden können.

„Wir konnten zwei unterschiedliche Impulse identifizieren“, sagt Kristen Cook. Der erste kam von der Wasserwand, der zweite nur Minuten später vom Gestein und vom groben Sediment im Wasser. Letzteres verursachte den größten Schaden. Brücken wurden ebenso zerstört wie Wasserkraftwerke und Straßen. In der Folgezeit kam es zu einer Reihe von Erdrutschen, weil die Flussufer destabilisiert worden waren.

Da es viele Gletscherseen im Himalaya und anderen Gebirgszügen weltweit gibt, die entweder vom Eis oder von Moränen gestaut sind, sind die Erkenntnisse des Teams von großer Bedeutung. Um Erosionsraten und das Risiko von Erdrutschen zu berechnen, müssen Faktoren wie Erdbeben, schmelzende Gletscher, Lufttemperatur und die Speisung von Gletscherseen berücksichtigt werden.

Die Situation wird noch komplizierter: „Auch wenn die Hochwasserhäufigkeit mit dem Niederschlag in Verbindung gebracht werden kann, wird der Zusammenhang zwischen Erosion und Niederschlag nichtlinear werden“, schlussfolgern die Autoren. Der Klimawandel mit steigenden Temperaturen kann die Situation verschlimmern und das Risiko für die Menschen in erdbebengefährdeten Bergregionen erhöhen.

Fotos in höherer Auflösung senden wir auf Anfrage gerne zu.

Kristen Cook (nur Englisch): klcook@gfz-potsdam.de
Niels Hovius (Deutsch und Englisch): hovius@gfz-potsdam.de

Kristen Cook et al.: „Glacial lake outburst floods as drivers of fluvial erosion in the Himalaya“, in SCIENCE

https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/pm/18/10778_Das-seismische-Geraeusch-einer-S… (Video aus Fotos mit dem seismischen „Geräusch“ der Sturzflut)