Die Verfahren der Erdbebenüberwachung sind zweifellos die zuverlässigsten Methoden, um unterirdische Atomwaffenversuche nachzuweisen. Die zu den Vereinten Nationen gehörende, mit der Überprüfung der Einhaltung des Atomwaffensperrvertrags beauftragte Behörde (CTBTO) mit Sitz in Wien unterhält deshalb ein modernes Netz von mehr als 120 weltweit verteilten seismischen Messstationen, die kontinuierlich ihre Messdaten an das Auswertezentrum in der österreichischen Hauptstadt übertragen. Danach gab es den letzten unterirdischen Kernwaffentest vor gut neun Jahren, als Nordkorea am 3. September 2017 einen nuklearen Sprengsatz im Mantap-Gebirge im Nordosten des Landes zündete.
Die von dieser Explosion ausgelösten Erschütterungen entsprachen denen eines Erdbebens mit einer Magnitude von 6,3 (siehe Abbildung). Experten berechneten daraus, dass der nordkoreanische Sprengsatz eine Sprengkraft von bis zu 250 Kilotonnen TNT hatte, was etwa dem Fünfzehnfachen der über Hiroshima abgeworfenen Atombombe entspricht. Seit diesem Test zweifelt niemand mehr ernsthaft daran, dass der kommunistische Staat eine potente Nuklearmacht ist. Eine Forschergruppe aus China und Südkorea hat nun festgestellt, dass der Atomwaffenversuch vom 3. September 2017 weitreichende geologische Folgen für den Nordosten Nordkoreas hat, jener Region im Grenzgebiet zu China und Russland, in der sich das nordkoreanische Testgelände befindet. Seit dem Test hat nämlich dort die Erdbebenaktivität dramatisch zugenommen.
Der Grund, warum sich seismische Verfahren so gut zur Überwachung von unterirdischen Atomversuchen eignen, ist die Tatsache, dass sowohl natürlich vorkommende tektonische Brüche im Gestein wie auch die von Kernreaktionen initiierten Explosionen seismische Wellen erzeugen. Diese Schwingungen können sich durch den gesamten Erdkörper ausbreiten und mit Seismometern gemessen werden. Erdbebenforscher haben im Laufe der Zeit gelernt, dass es charakteristische Unterschiede zwischen den seismischen Wellen eines Erdbebens und jenen Wellen gibt, die von Explosionen stammen. Deshalb kann man heutzutage mit großer Genauigkeit zwischen den beiden Quellen von seismischen Wellen unterscheiden.
Bei den seismischen Messungen unterirdischer Atomwaffentests hat man festgestellt, dass jede Detonation viele kleine Erdbeben in der unmittelbaren Umgebung des Testgeländes auslöst. Solche Erdbebenschwärme hat man sowohl auf dem amerikanischen Kernwaffen-Testgelände in Nevada als auch auf dem ehemaligen sowjetischen Testgebiet in Semipalatinsk (heute Kasachstan) gemessen. Die Erdbeben in diesen Schwärmen hatten jeweils nur geringe Magnituden, und die Erdbebenhäufigkeit flaute schon nach wenigen Wochen nahezu komplett ab.
Ein Anlass für weitere Kernwaffentests?
Völlig anders scheint es sich aber mit dem nordkoreanischen Testgebiet Punggye-ri im Berg Mantap im Nordosten des Landes zu verhalten. Die Forschergruppe um Xingli Fan von der Technischen Universität in der chinesischen Stadt Chengdu und Kwang-Hee Kim von der Pusan-Universität im südkoreanischen Busan haben festgestellt, dass die Erdbebentätigkeit in dem Testgebiet seit dem letzten Kernwaffenversuch erheblich zugenommen hat.
Obwohl Nordkorea seine seismischen Daten unter Verschluss hält, betreiben sowohl China als auch Südkorea seit der Zündung der ersten nordkoreanischen Atombombe im Jahre 2006 moderne seismische Messstationen in der Nähe des Testgebiets Punggye-ri. Nach den ersten fünf nordkoreanischen Atomtests zeigten die Aufzeichnungen der Seismometer die aus Nevada und Kasachstan bekannten Muster. Nach jedem Test stieg die Zahl der Erdbeben kurzzeitig an, nahm aber schon nach wenigen Wochen wieder ab.
Das war nach dem bisher letzten Versuch in Punggye-ri am 3. September 2017 völlig anders. Seitdem hat die Seismizität in diesem Gebiet um mindestens den Faktor drei zugenommen. Wie Xingli Fan und seine Kollegen in der Zeitschrift „Science“ schreiben, hat die unterirdische Detonation das tektonische Spannungsfeld im Nordosten Nordkoreas stark verändert. Dabei sind offenbar alte geologische Verwerfungen in der Erdkruste, die schon lange nicht mehr aktiv waren, wieder aufgebrochen. Die vielen Erdbeben sind die Folge dieser tektonischen Spannungsverlagerung.
Die Beobachtungen der Seismologen um Fan sind aber nicht nur von geologischem Interesse. Weil das nordkoreanische Testgebiet bisher als seismisch wenig aktiv galt, war es relativ leicht, selbst schwache Atomwaffenversuche auf dem Gelände mit Erdbebenmessgeräten zu identifizieren. Fachleute befürchten, dass Nordkorea die erhöhte Erdbebenaktivität dazu nutzen könnte, heimlich weitere Atomversuche zu unternehmen, deren seismische Wellen von den natürlichen, aus diesem Gebiet stammenden Erdbebenwellen überdeckt werden könnten. Das könnte das Erkennen künftiger nordkoreanischer Atomversuche erheblich erschweren.
