Erdrutsche

Katharina Elsen ist für 6 Monate aus Bologna im Rahmen eines
Forschungsaufenthalts nach Karlsruhe gekommen. In Ihrer
Forschungsgruppe zur numerischen Geophysik sind Tsunamis im
Mittelmeerraum, wie beispielsweise im Raum von Italien und der
Türkei, das Hauptforschungsgebiet. Ein Auslöser für Tsunamis sind
Erdbeben, aber auch Erdrutsche können der Grund für die großen
Wasserwellen sein, die dann sogar eine globale Auswirkung haben
können.


Im Varjont-Tal kam es 1963 nach dem Aufstauen eines Stausees zu
einem Landrutsch. Dieser führte zu einer Tsnuamiwelle im Stausee,
die in ihrer Größe weit unterschätzt wurde, und zur schrecklichen
Tragödie von Langarone führte. Solche Vorgänge können natürlich
auch in Küstengebieten auftreten und die gegenüberliegenden
Küsten gefährden.


Im Gegensatz zu sehr plötzlichen seismischen Aktivitäten können
Landrutsche weit langfristigere Vorgänge sein. Auch können die
sich bewegenden Landmassen aus beweglichem Schlamm oder feinem
Geröll bestehen oder aus eher festen Bestandteilen. Dies
beeinflusst stark die möglichen Modelle, und Katharina Elsen
beschreibt im Gespräch mit Gudrun Thäter ihre Modelle und
Forschung zu Landrutschen von Bergabschnitten, die sich eher wie
ein Festkörper als wie ein Fluid verhalten.


Die Landmassen werden in einige Festkörper-Masseblöcke
aufgeteilt, die jeweils Massenzentren bzw. Baryzentren besitzen
und deren Berandung bekannt ist. Daraus wird die individuelle
Bewegung der Blöcke modelliert, wie auch die gegenseitige
Beeinflussung auf verschiedene Arten. Letztlich wird dann
untersucht, wie die Blöcke letztlich durch Geschwindigkeit und
Form auf das Wasser wirken, um bessere Aussagen über
resultierende Wellenhöhe treffen zu können.


Der erste Schritt zur Simulation ist die Zerlegung der gleitenden
Oberflächen in Dreiecke, und dann wird die Bewegung der einzelnen
Massepunkte für das vereinfachte Modell durch die klassische
Newtonsche Mechanik zunächst exakt berechnet. Für die
Beeinflussung der Massepunkte zueinander werden verschiedene
approximierende Modelle erforscht, und Parameter entsprechend den
Beobachtungen identifiziert.


Die Ansätze und Modelle fließen in eine Software zur
Erdrutschsimulation, die auch im Bereich der Reibungsmodelle
überarbeitet wurde: Da auf triangulisierten Oberflächen alle
Funktionen und Eigenschaften dort bisher nur in linearisierter
Form auftreten, können höhere Ableitungen nur über erweiterte
Modelle approximiert werden.

Literatur und Zusatzinformationen

F. Zaniboni, S. Tinti: Numerical simulations of the 1963
Vajont landslide, Italy: application of 1D Lagrangian modelling,
Natural hazards 70.1: 567-592, 2014.

S. Tinti, P. Gianluca, Z. Filippo: The landslides and
tsunamis of the 30th of December 2002 in Stromboli analysed
through numerical simulations, Bulletin of Volcanology 68.5,
462-479, 2006.

S. Tinti: How can we defend ourselves from the hazard of
Nature in the modern society?, GIFT 2013, Natural Hazards
Geosciences Information for Teachers Workshop, Vienna, Austria,
2013.

Podcast Modellansatz 012: Erdbeben und optimale
Versuchsplanung

Podcast Modellansatz 015: Lawinen und Muren