Geodätische Meeresbodenhinweise auf Verriegelungsdefizit in der Nähe der südwestlichen Kurilenrinne

Warum der ruhige Meeresboden wichtig ist

Entlang der Nordküste Japans, wo eine tektonische Platte unter eine andere abtaucht, ist der Meeresboden seit Jahrhunderten ungewöhnlich ruhig. Doch diese Stille kann das langsame Anwachsen von Spannung verbergen, die zu einem sehr starken Erdbeben und Tsunami führen könnte. Die vorliegende Studie nutzt präzise Messungen von Instrumenten am Meeresboden vor Hokkaido, um zu zeigen, dass der flache Abschnitt der Plattengrenze nahe der südwestlichen Kurilenrinne nicht reibungslos gleitet — er ist verklemmt und speichert Deformation. Dieses Ergebnis deutet auf die Möglichkeit eines zukünftigen, die Rinne durchbrechenden Megathrust-Ereignisses hin, vergleichbar mit dem Tohoku-Erdbeben 2011, mit ernsten Folgen für Küstengemeinden und die Tsunami-Planung.

Die Platten vom Meeresboden aus beobachten

Die meisten Messungen der Krustenbewegung in Japan stammen von bodengestützten Satellitennavigations-Empfängern. Diese Stationen haben die Erdbebenforschung revolutioniert, sie verlieren aber an Empfindlichkeit für Vorgänge weit vor der Küste, direkt über der Plattengrenze, wo sich gewaltige Tsunamis bilden. Um diese Lücke zu schließen, installierten die Forschenden 2019 drei geodätische Meeresbodenstationen — so genannte GNSS‑A-Stationen — vor Nemuro. Jede Station kombiniert GPS‑ähnliche Positionsbestimmung an der Meeresoberfläche mit akustischem Entfernungsmaß zu Transpondern am Meeresboden und ermöglicht dem Team, winzige horizontale Verschiebungen der ozeanischen Kruste über mehrere Jahre zu verfolgen, bis hinab zu wenigen Zentimetern pro Jahr trotz wechselnder Wasserbedingungen.

Belege dafür, dass die Plattengrenze verklemmt ist

Zwischen 2019 und 2024 bewegten sich alle drei Offshore‑Standorte horizontal nahezu in Richtung der subduzierenden Pazifikplatte. Zwei von ihnen, die der Rinne am nächsten liegen, bewegten sich mit Raten, die mit der Geschwindigkeit der Platte vergleichbar sind. Dieses Muster ist ein Kennzeichen einer stark verriegelten Plattenschnittstelle: Die darüber liegende Platte wird zusammen mit der unteren Platte mitgezogen, anstatt leise zu gleiten. Als die Forschenden diese Beobachtungen mit Computermodellen der Krustenverformung unter verschiedenen Annahmen verglichen, konnten nur Modelle, in denen der flache Teil der Plattengrenze vollständig bis zur Rinne verriegelt war, die starke landwärtige Bewegung am wichtigen Standort nahe der Rinne reproduzieren.

Versteifte Spannung, die sich über Jahrhunderte aufbaut

Historische Tsunami-Ablagerungen entlang dieser Küste zeigen, dass sehr große Erdbeben die Region über Jahrtausende wiederholt getroffen haben, mit einem mittleren Abstand von einigen hundert Jahren, jedoch großer Variabilität. Das jüngste riesige Ereignis im 17. Jahrhundert wird auf eine Magnitude von etwa 8,8 geschätzt und soll im flachen Abschnitt der Verwerfung bis zu 25 Meter gerutscht sein. Seitdem haben nur mäßig starke Erdbeben tiefere Segmente aufgerissen, während das flache Segment nahe der Rinne eine seismische Lücke blieb, ohne regelmäßige Erdbeben oder langsames Gleiten. Unter Verwendung der gemessenen Meeresbodenbewegung als Proxy dafür, wie schnell sich ein Verriegelungsdefizit an der Verwerfung ansammelt, schätzen die Autoren, dass sich auf diesem flachen Segment über etwa 400 Jahre 20,5 bis 30,0 Meter an Deformation aufgebaut haben könnten — vergleichbar mit oder sogar größer als die in dem Ereignis des 17. Jahrhunderts freigesetzte Verschiebung.

Ein Superzyklus seltener, aber gewaltiger Beben

Das Muster vor Hokkaido ähnelt stark dem, das vor dem Tohoku-Erdbeben 2011 an der Japanrinne beobachtet wurde: Häufige moderate Beben in der Tiefe, wenig Aktivität nahe der Rinne und geologische Hinweise auf seltene, sehr große Ereignisse, die durch Jahrhunderte getrennt sind. Daher beschreiben Wissenschaftler einen „Megathrust-Superzyklus“, in dem lange Ruhephasen mit angesammelter Spannung an der flachen Plattengrenze von rinnenbrechenden Erdbeben unterbrochen werden, die verheerende Tsunamis erzeugen. Die neuen Meeresbodenmessungen liefern direkte Belege dafür, dass die flache Verwerfung vor der südwestlichen Kurilenrinne derzeit verriegelt und hochgespannt ist, was dieses Superzyklus-Bild untermauert und die Notwendigkeit betont, dieses Gebiet als bedeutende seismische und tsunami‑gefährdete Zone zu behandeln.

Was das für zukünftige Risiken bedeutet

Obwohl Unsicherheiten bestehen — etwa wie die Spannung entlang der Rinne variiert und wie gleichmäßig sie sich angesammelt hat — ist das Extrem‑Szenario der Studie ernüchternd: Wenn die gegenwärtigen Bedingungen seit dem 17. Jahrhundert bestanden haben, könnte sich die Region einem weiteren großen Megathrust-Ereignis nähern. Die Arbeit macht deutlich, dass das wirkliche Verständnis solcher Offshore-Gefahren direkte Überwachung am Meeresboden erfordert und nicht nur auf Landmessungen beruht. Der Ausbau langfristiger geodätischer Netze auf dem Meeresboden und deren Integration mit seismischen Aufzeichnungen und geologischen Tsunami-Belegen wird entscheidend sein, um Vorhersagen zu verfeinern und die Vorsorge für das nächste große Erdbeben und den nächsten Tsunami entlang der südlichen Kurilenrinne zu verbessern.

Zitation: Tomita, F., Ohta, Y., Kido, M. et al. Seafloor geodetic evidence of slip deficit near the southwestern Kuril Trench. Commun Earth Environ 7, 274 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03297-2

Schlüsselwörter: Megathrust-Erdbeben, Verriegelungsdefizit, Kurilenrinne, Meeresboden-Geodäsie, Tsuna mi-Gefährdung