- Tsunamis können für enorme Zerstörung sorgen und tausende Menschen töten
- Umso wichtiger ist es, sie frühzeitig zu erkennen und vor der Gefahr zu warnen
- Mithilfe modernster Technik soll das nun möglich sein
Tsunamis haben in der Vergangenheit weltweit schwerwiegende Zerstörungen in Küstengebieten verursacht. Herkömmliche Warnsysteme erwiesen sich dabei oft als unzureichend, um gefährdete Regionen rechtzeitig zu alarmieren. Durch den Einsatz künstlicher Intelligenz und die Entwicklung innovativer Technologien ist es inzwischen jedoch möglich, Tsunamiereignisse in Echtzeit zu erkennen und Frühwarnungen mit deutlich höherer Präzision und Geschwindigkeit zu übermitteln.
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Entstehung eines Tsunamis in Echtzeit erkennen
Tsunamis lassen sich auf offener See nur schwer identifizieren, bevor sie Küstengebiete erreichen. Im Juli 2025 gelang es Forschenden erstmals, die Entstehung eines Tsunamis in Echtzeit zu beobachten. Ein Erdbeben der Stärke 8,8 vor der russischen Halbinsel Kamtschatka löste Wellen aus, die sich mit mehr als 640 Kilometern pro Stunde über den Pazifik ausbreiteten. Innerhalb kürzester Zeit wurden Warnungen ausgegeben und Millionen Menschen, darunter etwa zwei Millionen in Japan, zur Evakuierung aufgefordert.
Die massiven Wasserbewegungen beeinflussten zugleich die Erdatmosphäre und störten globale Satellitennavigationssignale. Diese atmosphärischen Veränderungen ermöglichten es, den Tsunami nahezu in Echtzeit zu verfolgen. Zufällig hatte die US-Raumfahrtbehörde NASA ihr Frühwarnsystem Guardian kurz zuvor um eine Komponente künstlicher Intelligenz erweitert, wodurch automatische Benachrichtigungen über außergewöhnliche Ereignisse möglich wurden.
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Rund zwanzig Minuten nach dem Beben war bekannt, dass die Wellen dort in rund 30 Minuten eintreffen werden. Glücklicherweise blieben die Auswirkungen gering: Die bis zu 1,7 Meter hohen Wellen verursachten nur leichte Überschwemmungen. Dennoch zeigte das Ereignis das Potenzial moderner Technologien für wirksame Frühwarnsysteme.
Globale Navigationssatelliten als Unterstützung
Der Vorfall zeigte, dass die NASA über ein System verfügt, das Tsunamis unter geeigneten Bedingungen bereits vor ihrem Eintreffen an der Küste erkennen kann. Das System nutzt die Funksignale globaler Navigationssatelliten, die mit Bodenstationen kommunizieren, und erlaubt so eine nahezu unmittelbare Erfassung atmosphärischer Veränderungen. Auf diese Weise lassen sich auch Vulkanausbrüche, Raketenstarts und unterirdische Atomtests registrieren.
Die zugrunde liegende Idee, Funksignale zur Tsunamierkennung zu verwenden, wurde bereits in den 1970er Jahren diskutiert, konnte jedoch erst mit der Einführung des Guardian-Systems in den 2020er Jahren umgesetzt werden. Eine 2022 veröffentlichte Studie von Jeffrey Anderson und dem Jet Propulsion Laboratory der NASA beschrieb die technischen Grundlagen dieser Methode.
Tsunamis erzeugen auf offener See nur geringe, aber weitreichende Wasserbewegungen, die die Atmosphäre über dem Ozean beeinflussen. Diese Bewegungen verändern die Elektronendichte in der Ionosphäre, einer Schicht geladener Teilchen in großer Höhe. Dadurch entstehen minimale Verzögerungen in den Signalen der Navigationssatelliten. Systeme wie Guardian messen diese Abweichungen und erkennen daraus ungewöhnliche atmosphärische Vorgänge.
Ursprünglich galten solche Störsignale als technisches Problem, doch Geowissenschaftler erkannten ihr Potenzial: Sie liefern wertvolle Daten, um Naturereignisse wie Tsunamis frühzeitig und präzise zu identifizieren.
Guardian-System erkennt atmosphärische Veränderungen
In den vergangenen Jahren gelang es Forschenden, die Spuren von Tsunamis und Vulkanausbrüchen in Daten der Ionosphäre sichtbar zu machen. So konnten Hickey und sein Team beim Erdbeben von 2011 vor Japan ionosphärische Wellenmuster nachweisen, die vom Tsunami ausgelöst wurden. Auch der Vulkanausbruch in Tonga im Jahr 2022 hinterließ messbare Signaturen in den oberen Atmosphärenschichten. Das Erdbeben von Kamtschatka im Jahr 2025 markierte jedoch den ersten Fall, in dem ein solches Ereignis mithilfe ionosphärischer Daten nahezu in Echtzeit verfolgt werden konnte.
Während herkömmliche Systeme wie DART auf Bojenmessungen beruhen, registriert das Guardian-System der NASA atmosphärische Veränderungen über dem Meer und erkennt Tsunamis bereits in ihrer Entstehungsphase. Dadurch können Warnungen früher und präziser ausgegeben werden. Neben Tsunamis lassen sich auf diese Weise auch Vulkanausbrüche, Erdrutsche und sogar nukleare Explosionen erfassen.
Ionosphärische Signale reagieren jedoch zeitverzögert, was ihre Anwendung für lokale Warnungen einschränkt. Für weiter entfernte Küstenregionen können sie jedoch entscheidende Minuten oder Stunden an zusätzlicher Vorwarnzeit bieten. Guardian befindet sich noch in der Weiterentwicklung; künftige Versionen sollen nicht nur Tsunamis automatisch erkennen, sondern auch deren Ausbreitung und Ankunftszeit berechnen. Parallel dazu arbeiten europäische Wissenschaftler an ähnlichen Systemen, um die Überwachung großer Ozeanregionen zu verbessern und das globale Frühwarnnetz weiter auszubauen.
