Untersuchung der Niederschlagseinflüsse auf den Erdrutsch von Xingfu Dayuan in Yecheng, Xinjiang, China mithilfe von zeitlichen InSAR-Reihen und numerischer Simulation

Regen, Hänge und Dorfsicherheit

In den Bergen im Süden von Xinjiang, China, kann der Sommerregen, der die Felder nährt, zugleich heimlich nahe Hänge aus feinem, vom Wind verfrachtetem Löss schwächen. Diese Studie untersucht einen solchen Hang oberhalb des Dorfes Xingfu Dayuan und stellt eine praxisorientierte Frage: Wie genau bringt Niederschlag, von leichtem Niesel bis zum Wolkenbruch, einen Hang von stabil zu unsicher, und wann ist die Gefahr für die darunter lebenden Menschen am größten?

Den Hang aus dem All beobachten

Die Forschenden verfolgten zunächst mit Satelliten winzige Bewegungen des Hangs über drei Jahre, von 2022 bis 2024. Durch die Kombination vieler Radaraufnahmen mit einer als zeitliche InSAR-Reihen bekannten Methode erstellten sie einen Zeitfilm der Bodenverschiebungen. Sie stellten fest, dass der Erdrutsch nach wie vor aktiv ist, seine Bewegung jedoch ungleichmäßig verläuft. Die mittleren und unteren Hangbereiche, insbesondere eine vom Team als HP3 bezeichnete Zone, kriechen jährlich mit rund anderthalb Zentimetern abwärts; die Gesamtverschiebung liegt bereits über fünf Zentimetern. Demgegenüber bewegt sich der obere Bereich weniger. Dieses Muster stimmt mit den Feldbeobachtungen überein: Aufreißende Risse, kleine stufenartige Abbrüche und aufgewölbter Boden konzentrieren sich in den mittleren und unteren Zonen, wo Straßen und Häuser gefährlich nahe liegen.

Jahreszeiten von Frosten, Auftauen und Starkregen

Die Satellitenmessungen wurden mit lokalen Niederschlags- und Temperaturaufzeichnungen abgeglichen. Der meiste Regen fällt zwischen Mai und September, während die Winter kalt genug sind, dass der Boden gefriert. In den gefrorenen Monaten bewegt sich der Hang langsamer. Wenn die Temperaturen steigen und der Boden auftaut, zerstört wiederholtes Frosten und Auftauen den Löss, vergrößert alte Risse und eröffnet Wasserpfade. Treffen dann intensive Sommergewitter ein, dringt Regen in diese geschwächten Bereiche ein und beschleunigt das talwärts gerichtete Kriechen. Das Team beschreibt drei Phasen: eine lange Frosteinwirkungsphase, die den Boden schleichend schädigt, eine Risswachstumsphase, in der Regen Spalten vertieft und erweitert, und schließlich eine Instabilitätsphase, in der der geschwächte oberste Boden über dem härteren Gestein darunter zu verrutschen beginnt.

Simulation des eindringenden Wassers im Hang

Um zu verstehen, was sich im Inneren des Hangs abspielt, wo direkte Beobachtungen fehlen, bauten die Forschenden ein Computermodell des Hangs, das verfolgt, wie Regenwasser eindringt, wie der Porendruck im Boden ansteigt und wie dies die Festigkeit des Bodens reduziert. Sie testeten sowohl gewöhnliche als auch extreme Niederschlagsereignisse und variierten Intensität und Dauer der Schauer. Bei leichtem, anhaltendem Regen werden nur die obersten Meter feuchter, und der Hang bleibt relativ stabil. Bei sehr intensivem oder lang andauerndem Regen kann Wasser bis zu acht Meter tief eindringen, den Porendruck erhöhen und die natürliche Saugspannung, die die Körner zusammenhält, weitgehend aufheben. Das Modell prognostiziert, dass die schwächste Schicht an der Kontaktzone zwischen losem Löss und dem stärkeren Gestein darunter entsteht, was mit den flachen Gleitzonen übereinstimmt, die aus Feldzeichen und Satellitendaten abgeleitet wurden.

Verborgene Verzögerungen nach dem Sturm

Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass der riskanteste Moment für den Hang nicht während des Höhepunkts des Sturms liegt. Weil Wasser auch nach dem Aufklaren weiter im Boden nach unten wandert, erreicht der interne Porendruck häufig sein Maximum 12 bis 24 Stunden später. In den Simulationen sinkt die Gesamtstabilität des Hangs viele Stunden nach Ende des Niederschlags weiter, und in einem Extremfall wechselt der Hang während dieser Verzögerung von nahezu stabil zu instabil. Bei gleichbleibender Gesamtniederschlagsmenge ist ein langes, sanftes Ereignis gefährlicher als ein kurzer Wolkenbruch, weil langsamer Regen mehr Zeit zum Einziehen hat statt oberflächlich abzufließen. Dieses anhaltende Durchfeuchten hält den oberflächennahen Boden länger nass und begünstigt flaches Gleiten.

Was das für die Dorfbewohner unten bedeutet

Für die Bewohner am Fuß des Xingfu Dayuan-Hangs ergibt sich eine klare Botschaft. Der Erdrutsch ist heute aktiv, mit der stärksten Bewegung in der Zone, die Häuser und Straßen am nächsten liegt. Die Studie zeigt, dass sowohl Intensität als auch Dauer des Niederschlags zusammen mit Frosteinwirkung steuern, wann und wie der Hang sich bewegt. Sie zeigt auch, dass die Gefahr Stunden nach dem letzten Tropfen am größten sein kann, nicht während des Sturms selbst. Durch die Kombination von Satellitenüberwachung mit physikalisch basierten Modellen können lokale Behörden Warnzeiten besser timen, die Aufmerksamkeit auf die aktivsten Teile des Hangs konzentrieren und Schutzmaßnahmen entwerfen, die zur flachen, regenabhängigen Natur dieser Löss-Erdrutsche passen.

Zitation: Tian, Z., Song, K., Yan, X. et al. Exploring rainfall effects on the Xingfu Dayuan Landslide in Yecheng, Xinjiang, China using time-series InSAR technology and numerical simulation. Sci Rep 16, 14876 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45241-6

Schlüsselwörter: Niederschlag Erdrutsch, Lössböschung, InSAR-Überwachung, Hangstabilität, Niederschlagsinfiltration