Wie die Wissenschaft Naturkatastrophen bekämpft hat

Am 29. August 2005 traf Hurrikan Katrina im Südosten von Louisiana auf Land. Der Sturm der Kategorie 3 überschwemmte 80 Prozent der Stadt New Orleans und tötete in den USA mindestens 1.836 Menschen. Acht Jahre später kämpfen die Bewohner zerstörter Viertel immer noch mit dem Wiederaufbau. So traurig es auch ist, zuzugeben, dass die meisten katastrophengefährdeten Regionen aus der Tragödie lernen mussten, um ihre Abwehrkräfte gegen natürliche Zerstörung zu verbessern. Wir haben frühe Beispiele dieser Technologie aus den populärwissenschaftlichen Archiven gesammelt. Wir beginnen im Herbst 1919, kurz nach dem Ersten Weltkrieg, als Luftschiffe auf der Suche nach Feuern durch die Wälder des Bundesstaates glitten. Nach dem Krieg wurden zahlreiche Flugzeuge und Zeppeline eingesetzt, um gemeinsam mit den berittenen Feuerwehrleuten die Flammen zu löschen, die unsere Bäume verzehrten. Unterdessen drohte auf der anderen Seite der Welt ein Erdbeben in Japan, bei dem schätzungsweise 140.000 Menschen ums Leben kamen. Nachdem das große Kanto-Erdbeben und der Tsunami 1923 Tokio und Yokohama zerstört hatten, arbeiteten Wissenschaftler zusammen, um Methoden zu entwickeln, die die Zahl der Toten bei künftigen Katastrophen reduzieren würden. Japanische Wissenschaftler simulierten Erdbeben an maßstabsgetreuen Gebäudemodellen, um zu sehen, welche Art von Technik eingesetzt wird gehalten, während ein amerikanischer Professor den Einbau von Kugellagern in Häusern zur Stabilisierung vorschlug. Unterdessen taten die Laien alles, was sie konnten, um sich vor Katastrophen zu schützen. Ein Architekt baute ein tropfenförmiges „Hurrikanhaus“, das sich während eines Sturms mit dem Wind drehte Unternehmen verkauften den Ganzstahl-Zyklonkeller, der in einem Stück geliefert werden konnte, ohne dass eine Montage erforderlich war erforderlich. Graben Sie einfach ein Loch in Ihrem Vorgarten, betten Sie den Keller darunter ein und springen Sie hinein, wenn der Wind zu wehen beginnt.

Im Jahr 1919 waren Besucher von Nationalparks neugierig, warum Flugzeuge und Luftschiffe über ihnen flogen, zumal der Krieg bereits zu Ende war. Die meisten wussten nicht, dass Förster in der Luftfahrt ausgebildet wurden, damit sie bei der Lokalisierung von Waldbränden helfen konnten. Die Brandbekämpfung war eine Teamleistung; Beobachter oder Männer, die an strategischen Aussichtspunkten stationiert waren, alarmierten das Hauptquartier per Telefon, damit sie eine Gruppe Männer entsenden konnten, um die Flammen zu löschen. Da die Sicht der Beobachter begrenzt war, ließ das Forstamt mit dem neuen, nicht brennbaren Helium aufgeblasene Luftschiffe Teile der Wälder patrouillieren, die nicht einsehbar waren. Zusätzlich konnten Luftaufklärer den Brand mit Löschbomben eindämmen, bis das reguläre Bodenpersonal eintraf. Als ob das noch nicht neuartig genug klingen würde: Flugzeuge sollten vorläufig mit drahtlosen Geräten ausgestattet werden, um die Kommunikation zwischen den Piloten am Boden zu verbessern.

Während heutige Seismometer elektronische Sensoren, Verstärker und ein Aufzeichnungsgerät (meistens einen Computer) verwenden, sind in Zu Beginn des 20. Jahrhunderts vertrauten die Menschen auf ein Gerät, das mit einem Stift Muster auf eine mit Rauchpapier bedeckte Trommel zeichnete. Dr. A.T. Jaggar und Dr. Arnold Romberg vom Kilauea-Observatorium auf Hawaii schlugen vor, das System mithilfe einer Maschine zu aktualisieren, die seismische Bewegungen fotografisch registriert. „Die Lampe wurde in einem Abstand von 150 Zentimetern vom Ende und in einer Linie mit dem, wenn auch leicht darüber, aufgestellt Arm eines 100 Kilogramm schweren Omori-Horizontalpendels, wobei die Spitze des Arms mit einer magnetisierten Horizontalen ausgestattet ist Nadel. Ein gewöhnlicher Lichtspiegel mit einem Durchmesser von zwölf Millimetern wurde dann fest an einer vertikal gespannten Seidenfaser befestigt, die an einem Pfosten gehalten wurde, der auf einem Betontisch stand: während ein zweiter Magnet an der Rückseite des Spiegels so angebracht war, dass er im rechten Winkel lag und sein Nordpol an den Südpol des Arms angrenzte Magnet."

Anstatt gezackte Linien zu zeigen, zeigten die Aufnahmen des neuen Seismographen durchgehende Linien mit kleinen Unterbrechungen, um ungewöhnliche Bewegungen anzuzeigen.

Das große Kanto-Erdbeben mit einer Stärke von 7,9 verwüstete die Gebiete Tokio-Yokohama und forderte 140.000 Todesopfer. Der darauffolgende Tsunami zerstörte 155 Häuser und forderte 60 Todesopfer. Obwohl die Wissenschaftler wussten, dass sie Erdbeben nicht verhindern konnten, wussten sie, dass sie etwas gegen die Zahl der Todesopfer unternehmen konnten. Professoren B. Mano und A. Inokuty aus Japan baute einen großen Plattformtisch, der Gebäudemodelle schüttelte, um zu sehen, ob sie standhalten würden. Unterdessen erklärte Dr. Bailey Willis, emeritierter Professor für Geologie an der Stanford University, dass wir und nicht die Erdbeben selbst für den darauf folgenden Tod und die Zerstörung verantwortlich seien. Schlechte Gebäudeplanung, Brände und unsere Unfähigkeit, Erdbeben vorherzusagen, tragen alle zu unnötigen Todesfällen bei. Ein riesiges Kugellager in Häusern und Fundamenten würde das Problem lösen. Er postulierte auch, dass sich Plattenzittern unter der Erdoberfläche über Monate hinweg entwickeln, bevor sie zu Erdbeben werden. Wenn wir einen Weg finden könnten, das Innere des Planeten zu überwachen, sollten wir in der Lage sein, vorherzusagen, wann ein Erdbeben auftreten wird. Obwohl dies nicht geschah, wurde seine Idee für Kugellager Wirklichkeit, als Ingenieure im Taipei 101 einen abgestimmten Massendämpfer einbauten.

George E. Merritt vom Bureau of Standards in Washington, D.C., vermutete, dass wir Erdbeben vorhersagen könnten, indem wir tief in die Erdkruste blicken. Einige Jahre zuvor behaupteten japanische Wissenschaftler, dass Monate vor einem Erdbeben eine Neigung innerhalb der Erdkruste stattgefunden habe. Anhand dieser Studie entwickelte Merritt seinen Neigungsmesser, der Berichten zufolge alle Veränderungen in der Erdkruste innerhalb einer Zehntelsekunde feststellen konnte. Um es zu verwenden, würden Sie parallele reflektierende Oberflächen (eine Ölplatte auf einer Quarzplatte) tief in einem Bohrloch installieren. Das Licht einer Heliumlampe reflektiert die Flüssigkeit und sendet einen Lichtstrahl aus, der sich verändert, wenn sich die Erde neigt. Sie würden dann den Winkel der Fehlausrichtung messen, um herauszufinden, ob sie so dramatisch wäre, dass sie ein Erdbeben auslösen könnte.

Nachdem das Erdbeben der Stärke 7,3 in Lompoc, Kalifornien, Städte in Schutt und Asche legte, bemühten sich Wissenschaftler am Caltech, am M.I.T. und an der Stanford University, die Gebäudekonstruktion zu verbessern. Winzige Modelle von Wolkenkratzern, die auf von Stahlfedern getragenen Plattformen montiert waren, dienten als Erdbebensimulatoren, was Schwachstellen in der Konstruktion aufdeckte. In Stanford und Caltech würden winzige Instrumente den Schaden an Modellen messen, während sie „mechanischen Beben“ ausgesetzt seien. Die Datenerfassung ermöglichte es Wissenschaftlern, Architekten bei der Entwicklung mathematischer Formeln für ein elastischeres Bauen zu unterstützen Strukturen. Auch der berühmte Architekt Frank Lloyd Wright beteiligte sich und empfahl Bauwerke mit niedrigem Schwerpunkt, flachem Fundament und leichtem Dach.

Lange bevor Luftschutzbunker zum Standard in Haushalten wurden, waren röhrenförmige Ganzstahlkeller für die darin lebenden Menschen fast schon die Norm der Tornado-Gürtel (wir sollten erwähnen, dass der Titel zwar „Zyklon“ lautet, sich der Artikel jedoch tatsächlich auf Tornados bezieht, nicht Hurrikane). Die apokalyptisch aussehende Struktur würde in einem Stück versendet werden, eine Montage sei nicht erforderlich. Die Keller, in denen zwölf Erwachsene untergebracht werden konnten, verfügten über zwei Ventilatoren, Sets und eine Stahltreppe, die ins Obergeschoss führte.

Im Laufe des Jahrzehnts wurden die Erdbebentests immer ausgefeilter. Forscher des United States Coast and Geodetic Survey transportierten tragbare „Erdbebenmaschinen“ zu verschiedenen Orten Gebäude, damit sie die „Neigung“ einer Struktur messen konnten – also die Häufigkeit, mit der sie sich bewegen würde Zusammenbruch. Mithilfe dieser Daten konnten sie nicht nur die Schwachstellen von Gebäuden lokalisieren, sondern auch verstehen, wie sich Gebäude während eines Erdbebens verhielten. Warum scheiterten einige Gebäude, während andere aufrecht blieben? Generell gilt: Je besser alle Elemente „zusammengebunden“ waren, desto wahrscheinlicher war es, dass ein Gebäude stehen blieb. Ein Ingenieur schlug vor, höhere Bauwerke mit einer diagonalen Aussteifung zu errichten, die bei einem Erdbeben einstürzen und das Gebäude aus dem Gleichgewicht mit den Erschütterungen bringen könnte. Andere empfahlen, die unteren Blüten aus elastischem Material zu bauen, das die bei einem Beben freigesetzte Energie absorbieren würde. Auf jeden Fall bedeutete die Verfügbarkeit neuer Leichtbaumaterialien wie Beton aus Bimsstein (anstelle von Kies), dass Ingenieure besser für den Bau erdbebensicherer Gebäude gerüstet waren.

Ein kombiniertes Wetterfahnenhaus? Warum nicht? Edwin A. Koch, ein New Yorker Architekt, baute sein tropfenförmiges Haus auf kreisförmigen Schienen. Bei schlechtem Wetter drehte sich das Haus und richtete sich nach dem Wind aus (an guten Tagen konnte man es der Sonne zuwenden). Das gesamte Haus war auf Rädern montiert, die auf drei separaten Schienen liefen. Einer befand sich an der spitzen Spitze des Bauwerks, ein anderer direkt unter den Außenwänden und der dritte lag unter dem Inneren des Gebäudes. Wasser- und Abwasserleitungen befanden sich unterhalb der Hausachse, während die Stromversorgung über die Innenschiene erfolgte. Um das Haus zu drehen, drücken Sie einfach einen Knopf auf der zentralen Steuerplatine und entspannen Sie sich in der Gewissheit, dass Ihr Zuhause nicht von Stürmen heimgesucht wird.

Nichts gibt einem so ein Gefühl der Hilflosigkeit, als wenn man der Grausamkeit der Natur ausgeliefert ist, weshalb die USA Das Weather Bureau schlug vor, durch die Kontrolle der Entwicklung zur Beseitigung dieser Situation beizutragen Hurrikane. Wetterexperten würden Hurrikane abwehren, indem sie die Wolken mit Trockeneisbrocken durchsetzten. Die Reaktion würde Energie aus dem Sturm freisetzen und seinen Weg – idealerweise – ins offene Meer umleiten. In diesem Sommer plante das National Hurricane Research Project, diese Methode bei Stürmen in Richtung Karibik zu testen. Es überrascht nicht, dass der Prozess eine Menge Ausrüstung erforderte. Raketen würden Kameras tragen, um den Hurrikan zu fotografieren, während B-50 und eine B-47 die Pellets abwerfen und den Ozean auf Aktivität überwachen würden. Ein Hurrikan-Beacon (auch bekannt als mit Funk ausgestatteter Ballon) würde in das Auge des Sturms eindringen, damit Bodenbeobachter ihn verfolgen könnten.

Nachdem der Great New England Hurrikan 1938 und der Hurrikan Carol 1954 Providence, Rhode Island, überschwemmt hatten, beschlossen die Behörden, Maßnahmen gegen künftige Katastrophen zu ergreifen. Es entstand die Fox Point Hurricane Barrier, die sich über den Providence River erstreckte, um die Innenstädte vor massiven Überschwemmungen zu schützen. Die Mauer verfügt über Tore, die Sturmfluten abwehren, während eine Pumpstation Wasser zurück in die Bucht leitet. Sobald die Notwarnung aufgehoben wird, öffnen sich die Tore, die Pumpen stoppen und das Leben kann wie gewohnt weitergehen.