Im Gotthardmassiv im Tessin ist einem internationalen Forschungsteam erstmals gelungen, die Erde kontrolliert zum Beben zu bringen. Im Untergrundlabor "Bedrettolab", das in einem ehemaligen Baustollen des Furkatunnels eingerichtet wurde, lösten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gezielt eine Serie von Mikrobeben aus. Die beteiligte Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH Aachen) sprach von einem "sehr erfolgreichen" Versuch.

Über mehrere Tage injizierten Fachleute der ETH Zürich, der RWTH Aachen und des italienischen Nationalen Instituts für Geophysik und Vulkanologie (INGV) Wasser mit hohem Druck in eine natürliche Bruchzone tief im Fels. Ziel des Experiments war es, Spannungsänderungen im Gestein hervorzurufen und damit kleinste Erschütterungen auszulösen. Genau das trat ein: Registriert wurde eine ganze Serie von Mikrobeben, teilweise mit Magnituden knapp unterhalb von 0. An der Erdoberfläche waren diese Ereignisse nicht zu spüren.

Um die künstlich erzeugten Beben detailliert zu erfassen, installierte das Team Hunderte hochsensibler Sensoren in unmittelbarer Nähe der Verwerfung. Die Messinstrumente reagierten so feinfühlig, dass im Bedrettolab sogar das Erdbeben in Japan vom 20. April präzise aufgezeichnet werden konnte. Durch die direkte Platzierung an der Bruchzone konnte die Entstehung der Erschütterungen erstmals am Ursprungsort und nicht wie sonst üblich an der Erdoberfläche verfolgt werden. Die aufgezeichneten Signale seien "unglaublich", sagte Projektleiter Florian Amann von der RWTH Aachen, man erhalte einen einzigartigen Einblick in die Erdbebenphysik.

Das Experiment ist Teil des Projekts "FEAR" – kurz für "Fault Activation and Earthquake Rupture". Langfristig sollen die Daten dazu beitragen, die Vorhersagbarkeit von Erdbeben zu verbessern. Im Fokus steht die Frage, was im Gestein passiert, bevor ein größeres Beben einsetzt. Nach Angaben der Forschenden gehen starken Erdbeben typischerweise tausende kleine Ereignisse voraus. Deren Entwicklung im Labor nachzuzeichnen, soll helfen, die physikalischen Prozesse entlang natürlicher Störungszonen besser zu verstehen und Frühindikatoren für künftige Beben zu identifizieren.

Wie stark der Verkehr in einer Stadt stockt, hängt weit weniger allein von der Leistungsfähigkeit des Strassennetzes ab als bislang angenommen. Eine Studie der ETH Zürich und der University of Wisconsin, veröffentlicht in der Fachzeitschrift «Nature Communications», zeigt: Entscheidend ist, wie Wohn-, Arbeits- und Freizeitquartiere räumlich angeordnet sind. Die Forschenden um den Geoinformatiker Yatao Zhang haben 30 Grossstädte weltweit – von Singapur bis Zürich – miteinander verglichen und dabei nicht nur Knotenpunkte und Verkehrsströme auf Strassen, sondern auch Bebauungsdichte, Quartiersstrukturen, Grünflächen und die Nutzung von Flächen für Wohnen, Einkauf, Sport, Verwaltung oder Bildung ausgewertet.

Für ihre Analyse griffen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf Staudaten des niederländischen Unternehmens Here Technologies zurück, das Bewegungsdaten von Fahrzeugen im Fünf-Minuten-Takt erfasst. Mit einer eigens entwickelten Methode konnten sie die wechselseitige Beeinflussung von Stadtmerkmalen und Verkehr über die Zeit hinweg beschreiben und erstmals robuste Ursache-Wirkung-Beziehungen identifizieren. Demnach führt etwa eine zersiedelte Stadtstruktur tendenziell zu mehr Verkehr, weil Distanzen länger werden und Alltagswege häufiger mit dem Auto zurückgelegt werden. Umgekehrt kann eine Mischnutzung von Wohnen und Arbeiten die Pendlerstrecken verkürzen und das Verkehrsaufkommen senken.

Die Befunde lassen sich konkret illustrieren: Ballungen von Freizeit- und Einkaufsangeboten in einzelnen Quartieren erhöhen den Wochenendverkehr, etwa durch Sportanlagen oder grosse Einkaufszentren. In Singapur etwa verstärkt die räumliche Trennung von grossen Wohngebieten und einem Dienstleistungszentrum die Kopplung zwischen Städtebau und Pendlerströmen deutlich. In Zürich ist dieser Zusammenhang laut Studie weniger ausgeprägt. «Verkehr entsteht durch das, was Menschen tun, nicht allein durch die Existenz von Strassen», fasst Erstautor Zhang die Ergebnisse zusammen.

Aus Sicht der Forschenden könnte die neue Methode mittelfristig die Stadt- und Verkehrsplanung beeinflussen. Werden die Erkenntnisse mit Detailstudien einzelner Städte kombiniert, lassen sich Szenarien simulieren: So kann etwa abgeschätzt werden, wie sich der Ausbau eines S-Bahn-Netzes auf Wohnungsbau in der Agglomeration auswirkt – und umgekehrt, wie ein rascher Anstieg von Neubauten in Vororten den Bedarf an zusätzlicher Verkehrsinfrastruktur nach sich zieht. Angesichts immer komplexerer Städte und wachsender Belastung der Verkehrssysteme sehen die Autorinnen und Autoren ein zentrales Ziel darin, Mobilität und Stadtentwicklung gemeinsam zu denken, um urbane Zentren nachhaltiger gestalten zu können.