Erdbeben Wenn plötzlich der ICE stoppt

Ein Büro im Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB): Geoinformatikerin Desiree Hilbring sitzt an ihrem Rechner vor einem großen Flachbildschirm. Gleich werden wir ein Erdbeben auslösen. Ein Erdbeben, das garantiert keine Schäden verursacht und keine Menschenleben kostet. Wir sitzen am "Live-Client des Earthquake Early Warning Simulator": Ein Simulator, der die Auswirkungen von Erdbeben auf den Schienenverkehr in Baden-Württemberg darstellt. Und der auch online zugänglich ist.

Erdbeben per Mausklick

Per Mausklick schlägt das simulierte Beben mit einer Stärke von 7,8 in Albstadt zu. Die Stadt auf der schwäbischen Alb wird auch real immer wieder von leichten Beben erschüttert. "Diese Stärke ist für Baden-Württemberg zwar unrealistisch, zeigt aber am eindrücklichsten, was das System bisher kann", macht Software-Ingenieurin Desiree Hilbring deutlich. Eingespeist sind 305 Erdbebendatensätze, die von tatsächlichen Werten der vergangenen Jahre abgeleitet wurden. Die Epizentren sind auf einer Karte mit gelben Sternchen vermerkt.

Zunächst wird die maximale Bodenbewegung berechnet. Die Karte zeigt in farblicher Abstufung die Gefährdung. Das Gebiet um Albstadt ist mitten in der Gefahrenzone knallrot - die Farbintensität lässt mit der Entfernung vom Epizentrum nach. Die Schätzung wird nun mit Daten der Bahn über Zugstrecken, Frequenz und Schienen ergänzt.

Das fiktive Beben in Albstadt hätte jetzt eine Frühwarnung an die Bahn zur Folge, so dass Züge in der Region Albstadt angehalten werden sollten. Denn dort ist eine starke Schädigung der Gleise zu erwarten. Das Frühwarnsystem nutzt also ein Zeitfenster von wenigen Sekunden. Für unser simuliertes Beben beispielsweise dürfte es ungefähr 30 Sekunden dauern, bis die Welle in Karlsruhe ankäme. Das reicht etwa, um einen ICE anzuhalten.

Abgestuftes System nach der Katastrophe

Das Frühwarnsystem könnte im Praxisbetrieb Verkehrsleitstellen informieren und die dann fahrende Züge warnen, abbremsen oder gar stoppen. Entgleisungen und Brücken-Abstürze könnten so eingedämmt werden. In Japan gibt es ähnliche Systeme, die jedoch nur den Stopp der Züge veranlassen.

Das Forscherteam in Karlsruhe hat den Simulator so programmiert, das er auch nach der Katastrophe noch wertvolle Informationen über die wahrscheinliche Schadenslage liefert.

In der so genannten Shakemap-Ansicht zeigt der Simulator, welche Schäden entstanden sind. "Nach unserem Beben sehen wir, dass wir den Bahnbetrieb nicht sofort wieder aufnehmen können, denn Schienen sind kaputt und Brücken eingestürzt. Konkret sehen wir, dass die Strecke Tübingen-Sigmaringen zerstört ist", bewertet die Software-Ingenieurin das, was die Karte des Simulators zeigt. Zusätzliche Daten, die für die Öffentlichkeit nicht frei geschaltet sind, sind Strecken-Nummer, die Länge der betroffenen Strecke, Anzahl von eingestürzten Brückenpfeilern oder wie stark das Gleisbett geschädigt sein könnte.

Zerstörungsgrad wird definiert

Jetzt aktivieren wir die Intensitätskarte und mit einem Klick auf die Region Albstadt wird deutlich, wie stark Straßen und Gebäude beschädigt sind. Und auch das zeigt der Rechner: Das von uns simulierte Beben kommt in dieser Intensität jährlich ungefähr 18 Mal weltweit vor.

Desiree Hilbring glaubt an das Potential der Anwendung, schließlich handele es sich um seine sehr flexible Software. "Die lässt sich an andere Naturkatastrophen, wie Hochwasser und Stürme anpassen", so die Wissenschaftlerin. Potentielle Nutzer könnten also nicht nur Bahnbetreiber, sondern auch Chemiefirmen oder Atomkraftwerke sein. Demnächst treffen sich die Forscher mit Eisenbahn-Wissenschaftlern aus Istanbul, um den Simulator weiter zu entwickeln. Die Erdbebengefahr dort ist ungleich höher als im Südwesten. Laut einer UN-Studie könnte ein Starkbeben in der Metropole über 50.000 Tote fordern. Der Karlsruher Simulator könnte dort also wertvolle Dienste leisten.

Die Simulator ist regulär für alle Internet-Nutzer zugänglich.