Die unsichtbaren Beben des Teide
Seit fast drei Wochen registrieren Seismometer täglich winzige Erdbeben unter der Caldera Las Cañadas del Teide auf Teneriffa. Diese anhaltende Serie, ein sogenannter Erdbebenschwarm, stellt nicht nur eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen für die Kanaren dar, sondern ist auch ein technisches Kopfzerbrechen. Die minimale Magnitude der Beben, ihre Überlagerung und ihr stundenlanges Nachzittern in Zyklen machen sie für konventionelle Methoden praktisch unsichtbar. Das Instituto Geográfico Nacional (IGN) sucht daher nach Alternativen, um die Analyse nicht nur schneller, sondern auch präziser zu gestalten.
Vom manuellen Picken zur künstlichen Intelligenz
„Normalerweise beginnen wir mit einer manuellen Analyse, wie wir sie routinemäßig durchführen“, erklärt Eduardo Suárez, Seismologe des IGN. Diese Methode funktioniert, wenn nur wenige Beben auftreten oder lange Ruhephasen dazwischenliegen. Pro Ereignis benötigt ein Experte im Schnitt fünf bis zehn Minuten. Doch bei einem Erdbebenschwarm wie dem aktuellen unter dem Teide gerät dieses Verfahren an seine Grenzen. „Die Menge an seismischer Aktivität nimmt so stark zu, dass wir mit den traditionellen Formeln nicht mehr mithalten können“, so Suárez.
In solchen Fällen greifen die Forscher auf automatische Methoden zurück – von klassischen Signalanalysen bis hin zu Künstlicher Intelligenz (KI), die trainiert wird, Muster in den seismischen Wellenformen zu erkennen. „Nach dem Ausbruch auf La Palma begannen wir, diese neuen KI-Methoden zu testen, um ihre Tauglichkeit in einer vulkanischen Umgebung wie der der Kanaren zu prüfen“, sagt Suárez. Eine zunächst in Kalifornien angewandte Methode erwies sich als sehr erfolgreich. Sie konnte die Anzahl der detektierten Ereignisse aus der Voreruptivphase auf La Palma von manuell 1.400 auf über 7.000 erhöhen.
Die Herausforderung der Mini-Beben
Doch die vielversprechende KI stieß bei den aktuellen Teide-Beben an ihre Grenzen: Sie arbeitete nicht in Echtzeit und versagte bei den hybriden, extrem schwachen Beben der letzten Wochen. „Die Ereignisse, die wir jetzt sehen, sind so klein, dass wir nicht zwischen dem eigentlichen Signal und dem Hintergrundrauschen unterscheiden können“, erläutert Suárez. „Wenn man sich die Wellenform direkt ansieht, ist sie manchmal kaum zu erkennen.“ Diese Beben haben ein anderes spektrales Muster und sind mit anderen Phänomenen verbunden, was die Analyse enorm erschwert.
Neue Hoffnung durch Korrelations-Methoden
Aus diesem Grund testet das IGN auf Teneriffa erstmals in Echtzeit eine neue Technik: die Korrelationsmethode. „Hier vergleichen wir nicht die Signale der Beben mit unseren manuellen Analysen, sondern die Beben untereinander“, beschreibt Suárez das Verfahren, das von kalifornischen Forschern stammt. Die Anwendung habe eine „substanzielle Verbesserung“ gebracht und benötige nur noch eine Überwachung der Ergebnisse, keine komplette Neuanalyse. Seit dem Einsatz vor einer Woche ist die Detektionsrate deutlich gestiegen: Statt anfänglich 900 Ereignissen kann das IGN nun in einem gleichen Zeitabschnitt bis zu 1.200 Beben identifizieren.
„Das ist sehr wichtig für uns, weil wir diese Information in Echtzeit haben. Falls die Beben wandern oder die Aktivität zunimmt, können wir das sofort feststellen“, betont Suárez. Die Methode sei ein ausgezeichnetes Werkzeug, um sowohl niederfrequente Aktivität als auch Mikroseismizität zu analysieren – eine Aufgabe, die manuell „unhaltbar“ wäre.
Vorteile und Grenzen der neuen Technik
Die neue Diagnoseformel hilft auch, Störgeräusche zu reduzieren – nicht nur geologisches Rauschen, sondern auch natürliche Geräusche wie Wind, Donner oder Regen. Sie wäre zudem sehr effektiv, sollte eines der erkennbarsten Eruptionssignale auftreten: das vulkanische Tremor. Im Gegensatz zu diskreten Erdbeben ist Tremor ein kontinuierliches Vibrieren, das mit der Bewegung von Magma in langgestreckten Hohlräumen verbunden ist. Mit der Korrelationsmethode könnten solche anhaltenden Signale im gesamten Netzwerk simultan analysiert werden.
Doch die Technik ist nicht unfehlbar. Sie würde versagen, wenn es darum geht, eine „Migration von Erdbeben“ zu erkennen – also eine fortschreitende Verlagerung der Beben hin zur Oberfläche oder in der Ebene. „Wenn sie wandern, verändert sich auch die Wellenform. Wir könnten dann keine Ähnlichkeiten zwischen den Signalen mehr feststellen, so wie wir es jetzt tun“, erklärt Suárez. „Sie wären nicht mehr kohärent.“
Der Schlüssel liegt in der Kombination
Daher liegt der Schlüssel zur erfolgreichen seismischen Überwachung des Teide für Suárez klar auf der Hand: „in der Anwendung mehrerer Methodologien gleichzeitig“. Nur so könne man die Myriade von Beben, die aus den Tiefen des Vulkans strömen, richtig verstehen und interpretieren. Der Kampf gegen die unsichtbaren Erschütterungen geht weiter – nun besser bewaffnet mit einem Mix aus menschlicher Expertise und fortschrittlicher Technik.
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