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Frostbeben könnten im Norden immer häufiger werden. Mit potenziell erheblichen Folgen für Gebäude und Infrastrukturen.
Ein gewaltiger Knall, der mitten im Winter und in der Nacht zu hören ist? Vielleicht ist es Kryoseismik. Das in Deutsch eher als Frostbeben bezeichnete Phänomen wurde bereits in nördlichen Ländern, aber auch in südlicheren Breitengraden, wie in den nordamerikanischen Städten Chicago im Jahr 2019 und Ottawa im Jahr 2022, beobachtet.
Eine in EGUsphere veröffentlichte Studie, die derzeit diskutiert wird, schätzt, dass diese Naturgefahr im Norden aufgrund ihrer Auswirkungen auf Gebäude und Infrastrukturen problematisch werden könnte. Die Autoren, Forscher der Universität Oulu in Finnland und des Geologischen Dienstes Finnlands (GTK), beschlossen daher, ein System zur Vorhersage von Frostbeben auf der Grundlage von Bodenanalysen und Satellitendaten zu entwickeln.
Als 2016 eine Reihe von Kryo-Erdbeben die finnische Stadt Oulu erschütterte und Straßen zerstörte, war dies der Ausgangspunkt für die Forscher an der Universität der Stadt. „Frostbeben betreffen nördliche Regionen auf der ganzen Welt, aber sie wurden bisher nur wenig mit seismischen Instrumenten untersucht“, erklärt Kari Moisio, leitender Forscher an der Universität Oulu und Mitautor der Studie, in einer Pressemitteilung der Universität vom 11. Dezember.
Die intensiven Wetterphänomene der letzten Jahre, die mit dem Klimawandel zusammenhängen, könnten dazu führen, dass die bisher eher seltenen Frostbeben immer häufiger werden.
Um mehr über diese Frostbeben herauszufinden, haben die Forschenden im Winter 2022-2023 zwei seismische Stationsnetze in Nordfinnland installiert. In Oulu, einer Stadt etwa 200 km unterhalb des Polarkreises, und in Sodankylä, etwa 100 km jenseits des Polarkreises, zeichneten diese Netze seismische Signale, Bodentemperaturdaten und Beobachtungen von Anwohnern auf, die über ungewöhnliche Geräusche berichteten, die sie gehört hatten.
Das Forschungsteam fand heraus, dass Feuchtgebiete besonders stark von Frostbeben betroffen sind, von denen man bisher annahm, dass sie auf bestimmte Arten von Infrastrukturen beschränkt sind. „Bisher ging man davon aus, dass Frostbeben in erster Linie von Straßen ausgingen. In unserer neuen Studie wurde die Bedeutung von Feuchtgebieten und Entwässerungskanälen nicht berücksichtigt“, erklärt Elena Kozlovskaya, Professorin für angewandte Geophysik an der Bergbauschule der Universität Oulu. „Wir haben festgestellt, dass im Winter 2022-2023 die Hauptquellen für Frostbeben in Oulu Sümpfe, Feuchtgebiete und Gebiete mit hohem Grundwasserspiegel oder andere Orte, an denen sich Wasser ansammelt, waren.“
Wenn Kryoseismik auftritt, erzeugen seismische Oberflächenwellen hohe Bodenbeschleunigungen in Entfernungen von mehreren Hundert Metern, heißt es in der Pressemitteilung. Die Kryoseismik verursacht dann Risse, die sich entlang von Entwässerungskanälen, in der Nähe von Straßen oder in Feuchtgebieten ausbreiten können. Orte, die oft in der Nähe eines Wohngebietes liegen. Deshalb ist es wichtig, kryoseismisch gefährdete Regionen zu identifizieren, um Infrastrukturen und Gebäude zu schützen.
Letztlich hoffen die Forscher, ein System zu entwickeln, das diese Frostbeben auf der Grundlage von Bodenanalysen und Satellitendaten vorhersagen kann.
Link zur Studie: Afonin, N., Kozlovskaya, E., Moisio, K., Kokko, E.-R., and Okkonen, J.: Frostbeben in Feuchtgebieten in Nordfinnland während extremer Winterwetterbedingungen und damit verbundene Gefahren für die städtische Infrastruktur, EGUsphere, 2023 [preprint], doi.org/10.5194/egusphere-2023-1853.
Mirjana Binggeli, PolarJournal
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