Ein lauter Knall, ein Rumpeln, plötzlich ist das Haus weg: Erdfälle stellen in vielen Regionen eine ernst zu nehmende Bedrohung dar. Auch in Deutschland. Die Wissenschaft arbeitet mit Hochdruck daran, die Naturphänomene besser zu erkennen.
Der Schrecken kommt mitten in der Nacht, ohne Vorwarnung. Die thüringische Kleinstadt Schmalkalden schläft am 1. November 2010 tief und fest, als im Untergrund das Rumpeln beginnt. Der Boden bebt und knarzt, es rauscht wie ein Wasserfall, dann stürzt das Erdreich in sich zusammen. Binnen Sekunden bildet sich ein riesiger Krater, 30 mal 30 Meter groß, 20 Meter tief, mitten in einem Wohngebiet.
Eine Straße wird sofort verschluckt, ein abgestelltes Auto rutscht nach, dann eine Garage, ein Stück Garten. Als die schlaftrunkenen Anwohner der angrenzenden Häuser nach draußen laufen, trauen sie ihren Augen nicht: Der Boden vor ihnen ist verschwunden. Verletzt wird wie durch ein Wunder niemand.
Anders als Überschwemmungen, Tornados oder Waldbrände sind Erdfälle wie der in Schmalkalden weniger präsent. Doch die Gefahr ist real. Bei den Erdfällen handelt es sich nicht um menschengemachte Tunnel oder Bergbaustollen, die unter ihrer Last zusammenbrechen, sondern um ein natürliches Phänomen. Die Löcher entstehen immer dann, wenn unterirdische Hohlräume einstürzen.
Wo und wann genau ein Erdfall auftritt, lässt sich jedoch nur schwer vorhersagen. Bestimmte Regionen sind aber deutlich anfälliger als andere. „Damit es zu einem Erdfall kommt, braucht es im Untergrund lösliches Gestein und fließendes Wasser“, sagt Charlotte Krawczyk, Direktorin des Helmholtz-Zentrums für Geoforschung in Potsdam. Besonders die Mineralien Kalk oder Gips lösen sich leicht, wenn sie in Kontakt mit Regenwasser kommen. „Wenn dann die darüberliegenden Schichten instabil werden, kommt es zum Einbruch“, sagt Krawczyk, „genau wie bei einer unterspülten Straße.“
In Deutschland sind wegen der Zusammensetzung des Erdreichs vor allem die Bundesländer Thüringen und Niedersachsen betroffen. Allein in Thüringen sind über 9.500 Erdfälle bekannt. Manche stammen aus der jüngsten Vergangenheit, andere gibt es seit Hunderten von Jahren. Hinzu kommt die Dunkelziffer von Löchern außerhalb bewohnter Gebiete, die entweder niemand entdeckt oder die niemand meldet. „Nicht jeder Förster greift gleich zum Handy, wenn auf dem Acker oder im Wald mal der Boden einsackt“, sagt Eike Bruns, Sprecher des Staatlichen Geologischen Dienstes in Niedersachsen. „Wir reden hier meist über kleine Löcher, die nicht größer als einen Meter sind und mit einer Schaufel schnell wieder zugebuddelt werden.“
Doch genau das ist das Tückische an Erdfällen. Manche sind so unscheinbar, dass sie niemanden stören. Andere rutschen über Jahrzehnte hinweg ab, so wie im thüringischen Bad Frankenhausen, wo deswegen sogar der Kirchturm schief steht. Doch auch ein schneller, groß dimensionierter Einbruch ist möglich, so wie in Schmalkalden oder in Nordhausen, wo sich die Erde im Jahr 2016 auftut – ironischerweise auf dem Gelände des staatlichen Katastrophenschutzes. Auch hier wird niemand verletzt, weil sich der Erdfall in den Abendstunden ereignet. Die betroffenen Gebäude haben allerdings weniger Glück: Ein Teil der Wände versinkt in 50 Metern Tiefe, begraben von Wasser und 10.000 Tonnen Erde. Noch heute ist das Gelände weiträumig abgesperrt.
Wie entstehen die Erdlöcher?
Passieren können solche Naturereignisse nicht nur in Deutschland, denn sogenannte Karstböden gibt es überall auf der Welt. Der größte Erdfall der Welt, das „Himmelsloch“, liegt in China. Es ist über 600 Meter tief und dient mittlerweile vielen Tier- und Pflanzenarten als Lebensraum. Auch der US-Bundesstaat Florida ist gefährdet. Hier sprechen Fachleute sogar von einer „Sinkhole Alley“ (Erdfall-Allee), weil der Boden so oft einstürzt. Auch am Toten Meer (Israel, Westjordanland, Jordanien), in Australien und in der Karibik („Great Blue Hole“) können Erdfälle jederzeit auftreten.
Was also tun, um nicht in einem Erdloch zu versinken? Zwar geht die Wissenschaft davon aus, dass bestimmtes menschliches Verhalten die Entstehung von Erdlöchern fördern kann, zum Beispiel ein starkes Abpumpen von Grundwasser. Verhindern lassen sich die Löcher nach heutigem Stand der Forschung aber nicht. Vielerorts gehören sie schlicht zum Lebensrisiko. Der Gesamtverband der Versicherer (GDV) weist darauf hin, dass im gesamten norddeutschen Tiefland von einer „latenten Gefährdung“ ausgegangen werden muss. Immerhin: Die Wohngebäudeversicherung deckt Erdfälle in der Regel ab.
Komplett ihrem Schicksal ergeben müssen sich die Menschen, die in der Gefahrenzone leben, trotzdem nicht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben verschiedene Verfahren entwickelt, um Erdfälle zu vermessen. In begrenztem Umfang ist auch eine Vorhersage möglich, in jedem Fall aber eine akute Warnung, wenn sich im Untergrund etwas tut.
Eine der vielversprechendsten Methoden, an denen aktuell geforscht wird, ist die sogenannte Glasfaser-Seismologie. Dabei strahlt ein Laser in die dünnen Kabel, die in immer mehr Städten für Internet- und Telefondaten genutzt werden. „Wenn sich der Boden ruhig verhält, wird das Signal immer auf die gleiche Weise zurückgeworfen“, erklärt Geoforscherin Krawczyk. „Wenn sich der Untergrund aber absenkt, dehnt sich das Kabel oder es wird gestaucht. Dadurch verändert sich das zurückgestreute Signal, und wir wissen: Da passiert etwas.“
Der Vorteil: Da die gesamte Messeinheit nicht größer als ein Koffer ist, können die Laser direkt in die Telefon-Verteilerkästen am Straßenrand eingebaut werden. „Es wären keine zusätzlichen Sensoren nötig“, sagt Krawczyk. „Wir nutzen die Kabel, die es sowieso schon gibt. In gefährdeten Regionen können wir damit zwar keine Erdfälle verhindern, aber zumindest etwas früher Anzeichen entdecken.“ Theoretisch jedenfalls, denn noch ist man über das Versuchsstadium nicht hinaus.
Laserscanner-Luftbilder
Bei einem Feldversuch auf Island haben die Professorin und ihr Team demonstriert, dass die Methode grundsätzlich funktioniert. Die Laser tasteten ein 20 Jahre altes Glasfaserkabel auf einer Länge von 20 Kilometern ab. „Noch ist keine flächendeckende Überwachung mit dieser Methode möglich“, räumt Krawczyk ein. Bisher nutze man das System vor allem, um Vulkanausbrüche vorherzusagen oder Bodenveränderungen bei Geothermie-Bohrungen zu beobachten. „Außerdem muss die Auflösung noch besser werden“, sagt die Professorin. Trotzdem ist sie von der Glasfaser-Seismologie überzeugt: „Da passiert gerade wahnsinnig viel. Diese Methode kann das ergänzen, wofür sonst Zehntausende Sensoren nötig wären.“
Einzige Schwachstelle: die enormen Datenmengen. Auf Island fielen laut Krawczyk über 20 Terabyte während des vierwöchigen Versuchs an. Das ist ungefähr so viel wie vier Millionen hochauflösende Handyfotos. Wer soll diesen Berg an Daten auswerten? Die künstliche Intelligenz könnte die Arbeit im Idealfall übernehmen.
warnen bereits Schilder vor der Erdfall-Gefahr - Foto: Steve Przybilla
In China arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits seit mehreren Jahren daran, Laserscanner-Luftbilder von einem Computernetzwerk automatisch auswerten zu lassen. Die KI soll dort dabei helfen, bestehende Erdfälle einmal zu erfassen. „Viele natürliche Phänomene, aber auch Bombentrichter sehen sehr ähnlich aus“, erklärt der Geologe Christian Dumperth, der am Thüringer Landesamt für Umwelt, Bergbau und Naturschutz an einem ähnlichen Verfahren arbeitet. „Es gibt sehr viele Daten, wo sich Grundwasser befindet oder wo sich bestimmte Erdschichten befinden“, weiß Dumperth. „Der Trick besteht darin, diese Daten überhaupt einmal zusammenzutragen.“ Dadurch könne man bestimmte Muster erkennen und später die besonders gefährdeten Gebiete genauer eingrenzen.
Noch handelt es sich dabei jedoch um reine Grundlagenforschung. „Das sind äußerst komplizierte Algorithmen, die wir da entwickeln“, sagt Dumperth. Er rechnet damit, dass der Datensatz erst im Jahr 2027 zusammengetragen ist. Viel Aufwand also für wenig Ertrag? So sieht der Geologe das nicht. Denn all die Prognosen, die später einmal die KI machen soll, geschehen aktuell noch von Hand. Wo sich Hohlräume und Wasser unter der Erde befinden, lässt sich meist nur mit aufwändigen Bohrungen feststellen, zumal sich die Wasserläufe auch ändern können.
Ein Computer, der etwas mehr Klarheit in den Untergrund bringt, wäre da schon ein enormer Fortschritt – für die Wissenschaft, aber auch für alle Menschen, die in einer gefährdeten Region leben.