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Menschenmengen hinterlassen messbare Spuren im Untergrund
Viele Menschen können den Untergrund mit ihren Schritten messbar erschüttern. Eine Analyse von Demonstrationen, einer Pilgerfahrt und dem Alltag an Schulen zeigt nun, dass die Stärke dieser Signale nicht nur von der Zahl der Anwesenden abhängt. Bei großen Freiluftversammlungen nimmt sie deutlich stärker mit der Teilnehmerzahl zu als bei gewöhnlichen Bewegungen auf Schulhöfen.
Tel Aviv (Israel). In dicht besiedelten Städten registrieren Seismometer nicht nur Erdbeben, sondern auch die ständigen Erschütterungen durch Züge, Autos und Fußgänger. Die Signale überlagern sich und erschweren es, die Bewegung einer einzelnen Menschenmenge im seismischen Rauschen zu erkennen. Gerade deshalb war bisher nur unzureichend geklärt, wie stark große Gruppen den Untergrund in Abhängigkeit von ihrer Größe in Schwingung versetzen.
Schritte erzeugen vor allem Schwingungen im Bereich von wenigen Hertz, deren Amplitude mit zunehmender Entfernung abnimmt. Ob ein gemeinsamer Marschzug dabei ein anderes Muster hinterlässt als der weitgehend ungeordnete Betrieb auf einem Schulhof, lässt sich nur durch den Vergleich zahlreicher Ereignisse untersuchen. Auch Verkehr und andere lokale Erschütterungsquellen können die Messungen beeinflussen.
Der Seismologe Dr. Asaf Inbal von der Tel Aviv University (TAU) hat nun die Erschütterungen großer Menschenansammlungen mit dem städtischen Alltagsrauschen verglichen. Dafür nutzte er das Metropolitan Seismic Observation Network (MeSO-Net) mit etwa 300 Beschleunigungssensoren im Großraum Tokio, die überwiegend an Schulen installiert sind. Die Schülerzahlen von rund 300 Schulen dienten als Vergleichsgröße für den gewöhnlichen Fußgängerverkehr.
Hinzu kamen Messungen bei 385 Freiluftveranstaltungen in den USA und bei einer großen Pilgerfahrt in Israel. Die Teilnehmerzahlen der amerikanischen Proteste stammen aus dem Crowd Counting Consortium (CCC), das öffentlich dokumentierte Versammlungen erfasst. Für eine genauere Auswertung setzte Inbal Mindestanforderungen an Abstand und Signalstärke. Von 385 Veranstaltungen, die zunächst die Entfernungskriterien erfüllten, erreichten 100 zusätzlich die geforderte Verstärkung um mindestens den Faktor 1,5 über insgesamt 15 Minuten.
„Wir haben festgestellt, dass Menschenmengen bei koordinierten Aktivitäten stärkere seismische Signale erzeugen als ähnlich große Gruppen bei unkoordinierten Aktivitäten“, erklärt Dr. Asaf Inbal.
Am deutlichsten waren die Schwingungen großer Menschenansammlungen zwischen einem und zwei Hertz, was ungefähr dem Rhythmus menschlicher Schritte entspricht. Bei den untersuchten Freiluftversammlungen nahm die für den Abstand korrigierte Signalverstärkung ungefähr linear mit dem Logarithmus der Teilnehmerzahl zu. Für diese Gruppe ergab sich ein Korrelationskoeffizient von 0,77, bei den Schulen in Tokio dagegen lediglich ein Wert von 0,08.
Zwei besonders große Ereignisse verdeutlichen die Messungen. Bei einem Protestmarsch mit rund 11.000 Beteiligten in Troy im US-Bundesstaat New York und einer Pilgerfahrt mit etwa 100.000 Teilnehmern im israelischen Meron registrierten die Stationen deutliche Verstärkungen gegenüber dem Hintergrundrauschen. Die Pilgerfahrt im Jahr 2021 endete in einer Gedrängekatastrophe, bei der 45 Menschen starben.
„Weil die seismischen Signale nicht nur von der Zahl der Menschen abhängen, sondern auch davon, wie sie sich bewegen, nenne ich diese Skalierungsbeziehungen manchmal die ‚Magnitude der Menschen‘“, sagt Dr. Asaf Inbal.
Der Unterschied zwischen beiden Gruppen deutet darauf hin, dass das Verhalten einer Menschenmenge die Bodenschwingungen wesentlich beeinflussen kann. Bei Demonstrationen und Pilgerfahrten könnten gemeinsames Marschieren oder rhythmisches Springen die Erschütterungen verstärken, während die Schritte auf Schulhöfen meist weniger synchron erfolgen. Die Studie hat solche Bewegungsmuster allerdings nicht bei jedem Ereignis direkt gemessen, sondern diese Erklärung aus den Unterschieden zwischen den Veranstaltungsarten ab