Der September 2017, ein ganz normaler Monat

Sieht man von der Wahl der AfD in den deutschen Bundestag ab, aber das soll jetzt keine deutsche Nabelschau werden. Es war ganz schön was los auf unseren Planeten. Nimmt man den Dengue-Fieberausbruch in der Provinz Khyber Pakhtunkhwa in Pakistan, so wurden in den Monaten Juli und August 1.279 Krankheitsfälle dem Gesundheitsministerium Pakistans gemeldet. Am 1. September erklärte die Provinzregierung den medizinischen Notstand in der Provinz. Bis 14. September starben 25 Personen an dieser tropischen Krankheit, das dieser Ausbruch ein nicht ganz ungefährlich ist zeigen folgende Zahlen des Internationalen Roten Kreuzes. Insgesamt wurden Anfang September 12.552 Personen auf Dengue getestet, von diesen waren 2.492 tatsächlich an Dengue erkrankt. Ziemlich beeindruckend finde ich das die Behörden sich redlich bemühen das Dengue-Fieber einzudämmen, dafür ist Pakistan eigentlich nicht so bekannt. Das Dengue-Epedimie entwickelte sich mit dem sommerlichen Monsun-Regen in der Region. Khyber Pakthtunkhwa wurden Anfang Juli ziemlich schwer von diesen getroffen, im Dorf Orsoon starben dabei 31 Personen während einer unerwarteten Sturzflut an der afghanischen Grenze. Man wird sehen wie es dort weitergeht, aber es ist schon interessant das dieser Ausbruch von Dengue-Fieber in den europäischen Medien keine Resonanz findet.    

Der Hurrikan Katia über dem Golf von Mexiko, Hurrikan Irma im Norden von Hispaniola und Hurrikan Jose nähert sich den kleinen Antillen Quelle NASA Earth Observatory

Im atlantischen Ozean und in der Karibik waren in der ersten Septemberwoche 2017 drei Hurrikane gleichzeitig aktiv. Hurrikan Katia traf am 8. September 2017 um 22 Uhr Ortszeit in der Provinz Veracruz auf Land. Sie entwickelte Windgeschwindigkeiten von 120 km/h und brachte heftige Regenfälle. Nach Hurrikan Franklin immerhin der zweite tropische Orkan der die Provinz in diesem Jahr heimsuchte. 

Der Hurrikan Irma war vom 3. bis 10. September in der Karibik unterwegs. Irma war der stärkste tropische Wirbelsturm der letzten 50 Jahre, der Windgeschwindigkeiten im 10 Minutenintervall von 296 km/h erzeugte. Zwar überschlugen sich die Medien wieder einmal mit Katastrophenmeldungen, aber im Grunde genommen bleiben sie auch sehr Oberflächlich. Wenig bekannt ist das ca. 5,5 Mio. Menschen im Einzugsbereich von Irma lebten, besser gesagt im Bereich der Orkanwinde größer als 120 km/h lebten. Im dem Bereich der Windgeschwindigkeiten von 252 km/h und höher waren es ca. 169.000 Personen und ca. 75.000 Gebäude. Laut der OCHA sind durch die Zerstörungen rund 265.000 Personen betroffen, rund 17.000 leben in zeitweiligen Unterkünften. Die OCHA bat um Spenden in der Höhe 27 Mio. US-Dollar um die notwendigste Hilfe realisieren zu können. 

 Der dritte Hurrikan der ersten Septemberwoche war Jose, er entwickelte sich am 5. September als tropisches Sturmtief das schon Windgeschwindigkeiten von 65 km/h erreichte. Jose intensivierte sich in de folgenden Tagen zu einem Hurrikan der Kategorie 4, der Windgeschwindigkeiten in einem 10 Minuten Intervall von 240 km/h erreichte. Zwar streifte Jose die kleinen Antillen nur, verursachte dort wenig Schaden und er schwächte sich schnell wieder ab zu einem tropischen Sturmtief, aber er verweilte noch bis zum 22. September in dem Seegebiet vor der US-Ostküste. Am 22. September gab das National Hurrikane Center im Miami noch Sturmwarnungen für die Küste Neu Englands heraus. Jose erreichte an diesem Tag immer noch Windgeschwindigkeiten von 120 km/h!! Also immer noch Orkanstärke. 

Zerstörungen durch das große Erdbeben mit der Magnitude von 8,1 am 7. September 2017 in der Chiapas-Region Quelle: NASA/JPL/Caltech/ESA/Copernicus/Google

Mexiko traf in diesem Jahr eine Reihe von Naturkatastrophen, eine recht unvorhersehbare waren die beiden großen Erdbeben. Das erste ereignete sich am 7. September in einer Entfernung von 87 km südwestlich von Pijijiapan mit einer Magnitude von 8,1 auf der Richterskala in 69,7 km Tiefe unter dem Grund des Pazifischen Ozeans. Schockwellen des Bebens wurden auch in Guatemala mit einer Magnitude von 7,7 auf der Richterskala gemessen. In Mexiko wurden 98 Menschen getötet und es entstand ein erheblicher Sachschaden, mehr als 800.000 Personen waren allein von diesem Beben in Mexiko betroffen und benötigten humanitäre Hilfe. 

Das zweite große Beben fand am 19. September 2017 in der Provinz Puebla, genauer gesagt genau unter dem Stadtteil Ayutla der Großraumgemeinde Izúcar de Matamoros, statt. Es entwickelte eine Magnitude von 7,1 auf der Richterskala. Das war genau am Jahrestag des großen Erdbebens von Michoacan, bei dem in Mexiko mehr als 10.000 Menschen zu Tote kamen. Interessant fand ich das das Epizentrum des Michoacan-Beben rund 320 und des Puebla-Beben rund 94 Kilometer von Mexiko-City entfernt lagen. In beiden Fällen sind Resonanzschwingungen für die enorme Zerstörung an Gebäuden und der Infrastruktur in der Metropol-Region verantwortlich. Eigentlich sollten die Intensität der Erdbebenwellen proportional mit der Entfernung zum Epizentrum abnehmen, d. h. es kommt zu einer frequenzabhängigen Amplitudenabnahme der Erdbebenwellen, wenn nicht geologische Besonderheiten diese eigentlich logische Annahme ad-absurdum führen würde. Die ca. 1.000 km² große Metropol-Region hat jedoch eine große Besonderheit. Erstens liegt sie in einem Talkessel und zweitens ist dieser gefüllt mit locker aufgeschichteten Sedimenten aus Ton, Lehm unter anderen, die vom den trockengelegten Teilen des Texcocosees und seines Marschlandes aufgeschichtet wurden. 

Zweitens erzeugen Erdbeben sogenannte Raum- und Oberflächenwellen. Zu den Raumwellen gehören die sogenannten Primärwellen (P-Welle), sie bewegen sich durch das Erdinnere und Oberflächenwellen bewegen sich durch die Erdkruste. Die Primärwellen sind die schnellsten der seismischen Wellen und durchdringen den gesamten Erdkörper mit einer Geschwindigkeit von bis zu 5 km/s, sie ähneln in ihrer physikalischen Beschreibung den Kompressionswellen, da in ihrer Ausbreitung den Schallwellen ähneln, d.h. die einzelnen Partikel sich parallel zur Ausbreitungsrichtung der Welle bewegen. Die der Primärwelle folgende Sekundärwelle gehört ebenso zu den Raumwellen, in ihrer physikalischen Beschreibung ähneln sie einer Schubwelle, da sie die einzelnen Partikel in eine vertikale Bewegung in ihrer Ausbreitungsrichtung versetzen. Aus meiner Sicht recht bizarre seismische Wellen sind die Oberflächenwellen, zu diesen gehören die Rayleigh- und Love-Wellen. Raleigh-Wellen sind physikalisch gesehen sogenannte Kreiswellen und ähneln den Wasserwellen, sie entstehen aus der Interferenz bzw. Überlagerung aus P- und S-Wellen an einer Schichtgrenzfläche, wie zum Beispiel der Erdoberfläche oder zwischen Gesteinen unterschiedlicher Dichte oder Materialzusammensetzung. Im Gegensatz zu Wasserwellen rotieren die Partikel in einer Raleigh-Welle in einer elliptischen Bahn entgegen der Ausbreitungsrichtung der S-Welle. Love-Wellen nun wiederum entstehen durch die Überlagerung von reflektierten S-Wellen in einem geschichteten Medium, wie einem Sedimentbecken. In Love-Wellen schwingen die Partikel parallel zur Grenzschicht und vertikal zur Ausbreitungsrichtung, was ein recht bizarres Verhalten darstellt. 

Da seismische Wellen prinzipiell mechanische Wellen sind benötigen sie einem Träger bzw. Medium und der Erdkörper weißt bekanntlich keine homogene Gesteinszusammensetzung auf, daher ist wohl anzunehmen das die vom Erdbebenherd ausgehenden P- und S-Wellen sich nicht geradlinig ausbreiten können, sondern abhängig von der Gesteinszusammensetzung, deren Eigenschaften und deren Schichtung in ihrer Ausbreitungsrichtung abgelenkt bzw. gebrochen und reflektiert  werden. Ich stelle mir das so vor wie in der Optik wenn ein Lichtstrahl durch eine Linse abgelenkt bzw. gebrochen wird. Schau ich mir die Geschichte mit der Schichtgrenze zwischen den einzelnen Gesteinskörpern an, so erinnert mich das doch sehr an die Grenzschichten in einem Wasserkörper, das müsste eigentlich auch heißen das seismische P- und S-Wellen beim Übergang von einer zur nächsten Gesteinsschicht sich wie akustische Wellen verhalten, also an Energie verlieren. Das heißt für mich das seismische Raumwellen mit der Entfernung vom Epizentrum an Intensität verlieren.    

Schau ich mir dann die Karte der USGS mit der Bebenintensität des Michoacan Bebens von 1985 an fällt eines sofort ins Auge, der Talkessel von Mexiko City bildete eine Insel mit einer höheren Bodenbeschleunigung als die ihn umgebende Region. Die Erdbebenintensität in der Region um Mexiko City lag lt. der Karte bei III bis IV und stieg im Talkessel auf VI bis VII. Das heißt die Beschleunigung des Oberflächengesteins steigerte sich von 0,1 bis 1,4 cm (III bis IV) in der Region auf Spitzenwerte zwischen 9,6 bis 20 cm in der Sekunde im Talkessel. Ich stelle mir das Szenario so vor das die S-Wellen beim Übergang von dem Grundgestein in das Sedimentbecken eigentlich an Geschwindigkeit verloren, aber die nachfolgenden Wellen die vorderen einholten und mit diesen verschmolzen, praktisch gesehen eine Überlagerung stattfand und die Energie der Welle selber ansteigt. Hinzu kommt wahrscheinlich das das Grundgestein im Talkessel als Resonanzkörper gedient hat. Den Rest kann man sich wohl denken, die eintreffenden seismischen Wellen werden beim Eintreffen in das Sedimentgestein verstärkt, vom Grundgestein teilweise reflektiert so das eine Resonanzschwingung im Sedimentgestein entsteht, das heißt die Amplitude der Schwingung im Sedimentgestein ist größer als die im Grundgestein. Die darauf erbauten Gebäude sind ebenfalls Resonanzkörper, die eine eigene Resonanzschwingung haben und dem zu Folge ein eigenes schwingungsfähiges System darstellen. Im Falle eines Erdbebens wird das Gebäude in eine erzwungene Schwingung versetzt, ist das System Gebäude nicht in der Lage diese erzwungene Schwingung abzuleiten bzw. abzubauen kommt es zwangsläufig zur Resonanzkatastrophe und das System Gebäude kollabiert. Praktisch gesehen koppeln sich dabei die Eigenschwingung des Gebäudes und die des Sedimentgesteins, dem kann man zwar vorbeugen durch den Einbau von Schwingungstilgern, aber das ist wohl eine Frage von Umsetzung von Bauvorschriften und entstehenden Kosten. Ein wahrlich interessantes Thema, aber ich will es hiermit auch bewenden lassen, ich bin ziemlich weit vom eigentlichen Thema abgekommen.   

Hurrikan Max am 13. September kurz vor dem Auftreffen an Mexikos Westküste Quelle: NOAA/NASA Goddard Rapid Response Team

Ein anderer Hurrikan traf am 14. September die Westküste Mexikos, sein Name Max. Er entwickelte sich am 13. September als tropisches Sturmtief und entwickelte kurz vor dem Auftreffen auf Land Windgeschwindigkeiten bis zu 120/h und brachte den Erdbeben geplagten Provinzen Oaxaca und Guerro bis zu 250 mm Niederschlag. Über weitere Todesopfer durch Max wurde hingegen nichts bekannt.  

Meereisverluste im Vergleich zu dem Durchschnitt 1981-2010, rot stellen Verluste, blau hingegen Zuwachs dar Quelle: ECMWF Copernicus Climate Change Service

Wie jedes Jahr erreicht die Meereseisausdehnung in der Arktis und Antarktis ihr Minimum bzw. Maximum. Interessant daran ist das im September die Durchschnittliche Bedeckung mit Meereis in der Arktis rund 4,87 Mio. km² betrug und damit die acht niedrigste Bedeckung registriert wurde. Am 15. September wurde das früheste Maximum in der Antarktis erreicht, Packeis dehnte sich auf einer Fläche von 17,98 Mio. km² aus, damit ist es das zweit niedrigste bislang gemessene Maximum. Aber dazu werde ich wohl einen eignen Artikel schreiben.