Plattentektonik und Erdbebenaktivität in Taiwan

Überblick in 30 Sekunden

Taiwan liegt an einer konvergenten Plattengrenze zwischen der Eurasischen Platte und der Philippinischen Meeresplatte. Die heftige Kollision der Platten hat Taiwans einzigartige geologische Struktur hervorgebracht und sorgt für häufige Erdbeben. Über die Insel verteilen sich 36 aktive Verwerfungen. In der westlichen Erdbebenzone liegen die Erdbebenherde zwar relativ flach, doch die Region ist dicht besiedelt; in der östlichen Erdbebenzone liegen sie tiefer, dafür ist die seismische Aktivität dort besonders häufig.

Das große Erdbeben vom 21. September 1999 mit einer Lokalmagnitude von 7,3 war die schwerste Erdbebenkatastrophe der jüngeren Geschichte Taiwans. Die 2021 aktualisierte Verwerfungskarte der Geological Survey and Mining Management Agency bildet heute eine zentrale Grundlage für die Katastrophenschutzplanung. Taiwan gehört zu den Regionen mit der weltweit höchsten Erdbebendichte und ist zugleich ein bedeutendes Forschungsgebiet der Plattentektonik.

Schlagwörter: Plattenkonvergenz, aktive Verwerfungen, Erdbebenzonen, Chelungpu-Verwerfung, Gebirgsbildung

Warum das wichtig ist

Taiwans geologische Entstehungsgeschichte

Schon Taiwans bloße Existenz ist ein geologisches Wunder. Noch vor etwa fünf Millionen Jahren befand sich dort, wo Taiwan heute liegt, offenes Meer. Erst als sich die Philippinische Meeresplatte nach Nordwesten schob und mit der Eurasischen Platte kollidierte, hob sich allmählich Land über den Meeresspiegel. Dieser intensive geologische Prozess dauert bis heute an und macht Taiwan zu einem der besten Orte, um Plattentektonik unmittelbar zu erforschen.

Die Platten bewegen sich jedes Jahr mit einer Geschwindigkeit von sieben bis acht Zentimetern aufeinander zu. Dadurch hebt sich Taiwans Oberfläche weiterhin an, zugleich gehören Erdbeben unausweichlich zum Schicksal der Insel.

Leben auf einer dynamischen Erde

Für die Menschen in Taiwan sind Erdbeben Teil des Alltags. Von erdbebensicheren Vorgaben im Baurecht bis zur breiten Vermittlung von Katastrophenschutzwissen hat die taiwanische Gesellschaft eine eigene Kultur des Zusammenlebens mit Erdbeben entwickelt. Wer die geologischen Besonderheiten Taiwans versteht, kann zur Katastrophenvorsorge und Schadensminderung beitragen und zugleich die Insel selbst besser kennenlernen.

Nach dem großen Erdbeben vom 21. September 1999 wurden Taiwans Vorschriften für erdbebensicheres Bauen umfassend überarbeitet. Auch das Erdbebenfrühwarnsystem wurde schrittweise zu einem der modernsten Systeme Asiens ausgebaut.

Plattentektonik und geologischer Hintergrund

Geografische Lage zwischen zwei Platten

Taiwan liegt genau an einer der aktivsten Plattengrenzen der Erde. Westlich der Insel befindet sich die stabile Eurasische Platte, östlich davon die aktive Philippinische Meeresplatte. Beide Platten drücken sich mit etwa sieben bis acht Zentimetern pro Jahr gegeneinander. Das entspricht ungefähr der Wachstumsgeschwindigkeit eines Fingernagels: scheinbar langsam, aber mit gewaltiger Kraft.

Vor der Nordostküste Taiwans taucht die Philippinische Meeresplatte unter die Eurasische Platte ab und bildet den Ryūkyū-Graben. Vor der Südostküste ist es umgekehrt: Dort taucht die Eurasische Platte unter die Philippinische Meeresplatte ab und bildet den Manilagraben. Taiwan liegt genau in der Übergangszone zwischen diesen beiden entgegengesetzten Subduktionsrichtungen, was eine außerordentlich komplexe geologische Struktur entstehen lässt.

Fortdauernde Gebirgsbildung

Die Entstehung der taiwanischen Gebirge ist ein bis heute andauernder Prozess. Das Zentralgebirge ist das unmittelbarste Ergebnis der Plattenkollision; die meisten Berge mit einer Höhe von mehr als 3.000 Metern konzentrieren sich dort. Die Gebirgsbildung verläuft jedoch nicht gleichmäßig: Der Osten hebt sich jährlich um etwa drei bis vier Millimeter, während der Westen vergleichsweise stabil bleibt. Einige Küstengebiete sinken sogar weiter ab.

Diese „asymmetrische Hebung“ erklärt, warum der Osten Taiwans von hohen, schroffen Bergen und der Westen überwiegend von Ebenen und Hügelland geprägt ist. Taiwans Landschaft verändert sich unaufhörlich: Die Insel, die wir heute sehen, unterscheidet sich grundlegend von Taiwan vor einer Million Jahren und wird auch in einer Million Jahren ganz anders aussehen.

Verteilung der Erdbebenzonen in Taiwan

Westliche Erdbebenzone: eine oberflächennahe Gefahr in dicht besiedelten Gebieten

Die westliche Erdbebenzone umfasst den gesamten Westen Taiwans und reicht vom Taipeh-Becken bis zur Pingtung-Ebene. Sie weist mehrere Merkmale auf:

Geringe Herdtiefe: Die Erdbebenherde der meisten Beben liegen in einer Tiefe von zehn bis zwanzig Kilometern und entstehen durch Verwerfungsbewegungen innerhalb der Erdkruste. Oberflächennahe Erdbeben sind nicht unbedingt besonders stark. Weil sie jedoch nahe an der Erdoberfläche auftreten, werden sie meist heftiger wahrgenommen und verursachen häufig schwerere Schäden.

Komplexe Verwerfungssysteme: In der westlichen Erdbebenzone verlaufen zahlreiche aktive Verwerfungen, darunter die Chelungpu-, Changhua- und Hsincheng-Verwerfung. Die meisten sind Überschiebungen und spiegeln das tektonische Umfeld wider, in dem die Erdkruste in Ost-West-Richtung zusammengedrückt wird.

Enorme Gefahr für die Bevölkerung: Da rund 80 Prozent der taiwanischen Bevölkerung im Westen der Insel leben, kann jedes starke Erdbeben in der westlichen Erdbebenzone schwere Verluste an Menschenleben und große wirtschaftliche Schäden verursachen. Das Erdbeben vom 21. September 1999 ist dafür das deutlichste Beispiel.

Östliche Erdbebenzone: häufige Erschütterungen durch Subduktion in der Tiefsee

Die östliche Erdbebenzone erstreckt sich hauptsächlich von den Gewässern vor der Ostküste bis ins östliche Landesinnere und unterscheidet sich grundlegend vom Westen:

Stark unterschiedliche Herdtiefen: Das Spektrum reicht von oberflächennahen Beben in wenigen Kilometern Tiefe bis zu Tiefenbeben in 300 Kilometern Tiefe. Gemeinsam bilden sie eine nach Westen geneigte seismische Zone, die einen direkten Beleg für die Subduktion der Philippinischen Meeresplatte darstellt.

Extrem hohe Erdbebenhäufigkeit: Im Osten ereignen sich wesentlich häufiger Erdbeben als im Westen. Nahezu täglich treten dort Beben unterschiedlicher Stärke auf. Weil die Bevölkerungsdichte jedoch vergleichsweise gering ist, fallen die Auswirkungen von Katastrophen meist kleiner aus.

Tsunamirisiko durch Seebeben: Starke Erdbeben vor der Ostküste können Tsunamis auslösen und stellen damit eine Gefahr für die östlichen Küstengebiete dar. Das Chishang-Erdbeben vom 18. September 2022 ist ein typisches Beispiel für die Aktivität der östlichen Erdbebenzone.

Nordöstliche Erdbebenzone: ein Zusammenspiel von Vulkanen und Erdbeben

Der Nordosten Taiwans, einschließlich des Großraums Taipeh, steht unter dem Einfluss der Ausdehnung des Okinawa-Trogs und vulkanischer Aktivität. Dadurch entsteht ein besonderes seismisches Umfeld. Die Datun-Vulkangruppe befindet sich derzeit zwar in einer Ruhephase, weist aber weiterhin schwache Erdbebenaktivität auf. Sie erinnert damit an die potenzielle vulkanische Gefahr im Norden Taiwans.

Verteilung und Merkmale aktiver Verwerfungen

Der aktuelle Stand bei aktiven Verwerfungen

In Taiwan sind derzeit insgesamt 36 aktive Verwerfungen bestätigt. Diese Zahl beruht auf der 2021 veröffentlichten neuesten Fassung der Geological Survey and Mining Management Agency¹. Zu den wichtigsten zählen die Milun-, Chishang- und Chelungpu-Verwerfung. Das frühere Klassifizierungssystem nach Aktivitätsgrad wurde vollständig abgeschafft. Heute erfolgt die Verwaltung stattdessen über die Ausweisung geologisch sensibler Gebiete. Das potenzielle Erdbebenrisiko ist bei jeder Verwerfung unterschiedlich und bildet eine zentrale Grundlage der Katastrophenschutzplanung.

Baubeschränkungen in Verwerfungszonen

Um Erdbebenschäden zu verringern, gelten in der Landnutzung rund um aktive Verwerfungen strenge staatliche Vorgaben. In einem Streifen von jeweils 15 Metern auf beiden Seiten der an der Oberfläche sichtbaren Verwerfungslinie, der sogenannten „Verwerfungszone“, gilt auf öffentlichem Grund ein vollständiges Bauverbot. Auf Privatgrund sind nur Gebäude mit höchstens zwei Stockwerken und einer Höhe von maximal sieben Metern erlaubt. Diese Regel schränkt zwar die Nutzung und Erschließung von Grundstücken ein, ist aber von großer Bedeutung für den Schutz von Leben und Gesundheit der Bevölkerung.

Die Lehren aus der Chelungpu-Verwerfung

Die Chelungpu-Verwerfung war die ursächliche Verwerfung des Hauptbebens vom 21. September 1999. Sie ist etwa 105 Kilometer lang; während des Bebens kam es zu vertikalen Verschiebungen von bis zu acht Metern, die unmittelbar zu Rissen an der Erdoberfläche und zum Einsturz von Gebäuden führten. Untersuchungen nach dem Erdbeben ergaben, dass Gebäude auf der Hangendscholle in einem Bereich von 200 Metern und auf der Liegendscholle in einem Bereich von 100 Metern die schwersten Schäden erlitten. Diese Erkenntnis beeinflusste unmittelbar die späteren Überarbeitungen der Bauvorschriften.

Schwere Erdbeben der jüngeren Geschichte

Das große Jiji-Erdbeben vom 21. September 1999

Am 21. September 1999 um 1:47 Uhr ereignete sich nahe der Gemeinde Jiji im Landkreis Nantou ein Erdbeben mit einer Lokalmagnitude von 7,3 und einer maximalen Intensität der Stufe 7. Das Beben forderte 2.415 Todesopfer und 11.305 Verletzte. Mehr als 100.000 Gebäude stürzten vollständig oder teilweise ein, der direkte wirtschaftliche Schaden wurde auf über 300 Milliarden Neue Taiwan-Dollar geschätzt. Damit war es die Naturkatastrophe mit den meisten Opfern in Taiwan im 20. Jahrhundert. Entlang der Chelungpu-Verwerfung zog sich der Oberflächenbruch über etwa 105 Kilometer; an einigen Stellen erreichte die vertikale Verschiebung acht Meter. Das Erdbeben führte zu einer umfassenden Überarbeitung der taiwanischen Normen für erdbebensicheres Bauen und zu einem erheblichen Ausbau der Forschung im Erdbebeningenieurwesen. Damit legte es den Grundstein für Taiwans modernes System des Erdbebenschutzes.²

Das Hualien-Erdbeben vom 3. April 2024

Am 3. April 2024 um 7:58 Uhr ereignete sich vor der Ostküste Taiwans, vor Hualien, ein Erdbeben der Stärke M_L 7,2 auf der Lokalmagnitudenskala beziehungsweise M_w 7,4 auf der Momenten-Magnituden-Skala. Es war das stärkste Erdbeben seit dem Beben vom 21. September 1999. Dabei kamen 13 Menschen ums Leben, mehr als 1.000 wurden verletzt, und mehrere Hochhäuser in der Stadt Hualien gerieten in schwere Schieflage. Auf dem Shakadang-Wanderweg löste das Beben massive Fels- und Geröllstürze aus, unter denen mehrere Wandernde verschüttet wurden; die Such- und Rettungsarbeiten dauerten mehrere Tage an. Das Erdbebenfrühwarnsystem der Central Weather Administration verschickte etwa zehn Sekunden nach dem Hauptbeben Warnmeldungen für ganz Taiwan. Damit wurde das EEW-System in einem wichtigen Praxiseinsatz erprobt.³

Erdbebenüberwachung und Frühwarnsysteme

Ein dichtes Überwachungsnetz

Taiwan verfügt über eines der dichtesten Erdbebenmessnetze der Welt. Das Seismological Center der Central Weather Administration betreibt landesweit mehr als 150 Echtzeit-Messstationen. Im Durchschnitt kommt damit auf jeweils 300 Quadratkilometer eine Messstelle. Dieses dichte Netz kann innerhalb von 20 bis 30 Sekunden nach einem Erdbeben dessen Epizentrum und Magnitude bestimmen.

Erdbebenfrühwarnsystem

Taiwans Erdbebenfrühwarnsystem (EEW) gehört zu den modernsten Systemen Asiens. Bei einem starken Erdbeben kann es wenige bis mehrere Dutzend Sekunden vor dem Eintreffen der Erdbebenwellen warnen und der Bevölkerung dadurch wertvolle Zeit geben, sich in Sicherheit zu bringen. Die Vorwarnzeit ist zwar begrenzt, doch für Hochgeschwindigkeitszüge, industrielle Präzisionsanlagen und ähnliche Bereiche ist sie für den Katastrophenschutz von entscheidender Bedeutung.

Echtzeitwarnungen vor starken Erdbeben

Der 2016 eingeführte Echtzeit-Warndienst für starke Erdbeben verbreitet automatisch Warnungen über Fernsehen, Radio, Push-Nachrichten auf Mobiltelefonen und weitere Kanäle, sobald eine Intensität der Stufe 4 oder höher erwartet wird. Taiwan gehörte zu den ersten Ländern, die ein flächendeckendes Erdbebenfrühwarnsystem für die gesamte Bevölkerung aufbauten, und nahm damit in Asien eine Vorreiterrolle ein.

Erdbeben und die taiwanische Gesellschaft

Entwicklung erdbebensicherer Bautechnik

Taiwans Technik für erdbebensicheres Bauen wurde mit jeder Erdbebenkatastrophe weiterentwickelt. Von frühen statischen Bemessungsverfahren bis zu heutigen Techniken der seismischen Isolierung und Schwingungskontrolle hat die Erdbebensicherheit taiwanischer Gebäude inzwischen ein international führendes Niveau erreicht. Der abgestimmte Massendämpfer (TMD) des Wolkenkratzers Taipei 101 ist ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von Schwingungskontrolltechnik.

Entstehung einer Erdbebenkultur

Die Menschen in Taiwan begegnen Erdbeben zugleich vorsichtig und gelassen. Erdbebenübungen ab der Grundschule, Notfallrucksäcke in den Haushalten und die Reaktion „Hinunter, Deckung suchen, festhalten“ im Erdbebenfall sind längst Teil der taiwanischen Kultur geworden.

Der Satz „Die Menschen in Taiwan haben keine Angst vor Erdbeben“ bedeutet nicht, dass ihnen Erdbeben gleichgültig wären. Vielmehr haben sie gelernt, mit ihnen zu leben: Sie begegnen den Naturgewalten mit Respekt und nutzen zugleich Wissenschaft und Technik, um Katastrophenrisiken zu verringern.

Beitrag zur internationalen Erdbebenforschung

Taiwans außergewöhnliches geologisches Umfeld und die Fülle seismischer Daten ziehen Erdbebenforschende aus zahlreichen Ländern zur Zusammenarbeit auf die Insel. Forschungsergebnisse aus Taiwan zu Verwerfungsverhalten, Frühwarnung und weiteren Themen wurden in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht und bieten weltweit unmittelbar nutzbare Erkenntnisse für den praktischen Katastrophenschutz.

Herausforderungen für die Zukunft

Neue Gefahren durch den Klimawandel

In den vergangenen Jahren haben Forschende festgestellt, dass der Klimawandel möglicherweise die Erdbebenaktivität beeinflusst. Häufigere Extremniederschläge können den Grundwasserdruck verändern und dadurch die Stabilität von Verwerfungen beeinflussen. Taiwan muss diese neuen Risikofaktoren in seine Erdbebenschutzplanung einbeziehen.

Die doppelte Wirkung der Urbanisierung

Taiwans Urbanisierung hat eine doppelte Wirkung: Einerseits hat sich die Erdbebensicherheit moderner Gebäude erheblich verbessert. Andererseits konzentrieren sich Bevölkerung und Vermögenswerte immer stärker, sodass bei einem schweren Erdbeben auch die möglichen Verluste wachsen. Ein Gleichgewicht zwischen Entwicklung und Sicherheit zu finden, ist eine langfristige Herausforderung für Taiwan.

Chancen durch technologische Innovation

Neue Technologien wie künstliche Intelligenz, Big-Data-Analysen und das Internet der Dinge eröffnen neue Möglichkeiten für Erdbebenforschung und Katastrophenschutz. Taiwan erforscht derzeit, wie sich diese Technologien einsetzen lassen, um Erdbebenvorhersagen und Frühwarnsysteme zu verbessern und die Katastrophenvorsorge präziser und wirksamer zu gestalten.

Quellen