4.2.5 Ausschlusskriterium seismische Aktivität

Das Ausschlusskriterium seismische Aktivität ist in § 22 Abs. 2 Nr. 4 StandAG festgelegt und besagt, dass ein Gebiet nicht als Endlagerstandort geeignet ist, wenn die örtliche seismische Gefährdung größer ist als in Erdbebenzone 1 nach der DIN EN 1998‑1/‌NA:2011-01.

Mit diesem Ausschlusskriterium werden Gebiete für einen Ausschluss ermittelt, in denen seismische Aktivitäten zu erwarten sind, die die Sicherheit eines Endlagers beeinträchtigen können (BT‑Drs. 18/11398, S. 68). Der Begriff Seismizität beschreibt dabei die geographische, zeitliche und energetische Verteilung von Erdbeben in einem Gebiet (Murawski & Meyer 2010). Diese können mit Hilfe von seismischen Messstationen oder Seismometern z. B. hinsichtlich ihrer Häufigkeit und Stärke, ausgewertet werden. Natürliche Erdbeben entstehen in erster Linie durch Bewegungen der Erdkruste in Folge tektonischer Plattenverschiebungen. Dabei verschieben sich Gesteinsblöcke ruckartig entlang von Störungszonen, wobei es zum Bruch und der Ausbreitung von Bodenschwingungen kommt (Grünthal 2004; Press & Siever 2008). Die Erdbebenwellen breiten sich konzentrisch vom Hypozentrum im Untergrund aus. Das Hypozentrum stellt den Punkt im Untergrund dar (vgl. Abbildung 20), an dem die Verschiebung der Gesteinsblöcke einsetzt und von dem sich die Erdbebenwellen ausbreiten (Murawski & Meyer 2010; Press & Siever 2008). Unter dem Epizentrum eines Erdbebens versteht man hingegen die vertikale Projektion des Hypozentrums an die Erdoberfläche.

Abbildung 20: Ausbreitung seismischer Wellen vom Erdbebenherd (Press & Siever 2008)

Erdbeben können mithilfe der in Deutschland hauptsächlich verwendeten Skalen zur Klassifizierung der Erdbebenstärke ausgewertet werden. Zu den in Deutschland verwendeten Skalen gehört die makroseismische Intensitätsskala und die Magnitudenskala. Die makroseismische Intensität beschreibt als Maß die Stärke der Erschütterungen und deren Wirkung auf den Menschen oder auf Gebäude (Grünthal 2004). Die Europäische Makroseismische Skala (EMS), welche in Deutschland verbindlich eingeführt wurde, definiert insgesamt zwölf Stärkegrade, wovon die zwölfte die stärksten Auswirkungen zeigt (Grünthal 1998). Die in der DIN EN 1998-1/NA:2011-01 dargestellten Erdbebenzonen, auf dessen Basis das Ausschlusskriterium seismische Aktivität angewendet wird, stellen eine Klassifizierung von Gebieten nach ihrer Erdbebengefährdung anhand der Zuordnung von Intensitätsintervallen und Referenz-Spitzenwerten der Bodenbeschleunigung, dar. Die Berechnung der Erdbebenzonen basiert laut DIN EN 1998‑1/‌NA:2011‑01 auf einem Bemessungserdbeben, welches mit seiner angegebenen Intensität mit einer Wiederkehrperiode von 475 Jahren mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 % des Überschreitens innerhalb von 50 Jahren im Durchschnitt einmal auftritt. Die gemäß DIN EN 1998‑1/‌NA:2011‑01 aufgeführten Erdbebenzonen sind hinsichtlich deren makroseismischer Intensität in Tabelle 1 dargelegt. Gebiete innerhalb der Erdbebenzone 0 sowie Gebiete außerhalb einer Erdbebenzone, z. B. Norddeutschland, werden als Gebiete mit sehr geringer Seismizität eingestuft (Intensität kleiner gleich 6,4). Bei Erdbeben mit einer Intensität von 7 (größer als Erdbebenzone 1) treten merkliche Schäden an Gebäuden, wie z. B. Risse im Mauerwerk und einstürzende Kamine, auf, wogegen Beben mit kleineren Intensitäten nur geringe oder keinerlei Gebäudeschäden verursachen. Im Vergleich zu Oberflächenbauwerken werden die Auswirkungen von Erdbeben auf Untertagebauwerke im Allgemeinen als geringer eingeschätzt (AkEnd 2002).

Tabelle 1, Kapitel 4.2.5 - S. 72

Erdbebenzone
(DIN EN 1998-1/NA:2011-01)
Erläuterung
0 Das makroseismische Intensitätsintervall von 6,0 bis 6,4 wird mit einer
Eintrittswahrscheinlichkeit von 10 Prozent in 50 Jahren Standzeit erreicht oder überschritten.
1 Das makroseismische Intensitätsintervall von 6,5 bis 6,9 wird mit einer
Eintrittswahrscheinlichkeit von 10 Prozent in 50 Jahren Standzeit erreicht oder überschritten.
2 Das makroseismische Intensitätsintervall von 7,0 bis 7,4 wird mit einer
Eintrittswahrscheinlichkeit von 10 Prozent in 50 Jahren Standzeit erreicht oder überschritten.
3 Die makroseismische Intensität eines Erdbebens erreicht mit einer Eintrittswahrscheinlichkeit von 10 Prozent in 50 Jahren Standzeit einen
Wert von mindestens 7,5.

Tabelle 1: Erdbebenzonen und Zuordnung der Intensitätsintervalle gemäß DIN EN 1998-1/NA:2011-01

In Deutschland ist die Seismizität vergleichsweise gering, auch fanden bisher keine Erdbeben mit katastrophalen Ausmaßen (Intensität größer EMS VIII) statt oder sind nach heutiger Kenntnis der tektonischen Situation in Zukunft als wahrscheinlich einzuschätzen. In einzelnen Regionen Deutschlands ist die Seismizität, verglichen mit anderen Teilen Europas, trotz alledem erhöht. Zu nennen sind hier besonders das Alpenvorland, die Schwäbische Alb sowie die nach Norden angrenzenden Gebiete um Tübingen, Teile der Fränkischen Alb, das Vogtland sowie nach Norden angrenzende Gebiete, die Niederrheinische Bucht, der Oberrheingraben, Teile des Schwarzwalds sowie das mittlere Rheintal (Grünthal et al. 2018b). Erdbeben treten in Deutschland in Tiefen von 5 – 20 km auf (Grünthal 2004).

Im Zuge der Datenabfrage vom August 2017, konkretisiert durch eine zweite Datenabfrage im Februar 2018, hat die BGE bei den Bundes- und Landesbehörden Gebiete abgefragt, in denen seismische Aktivitäten zu erwarten sind, die gemäß DIN EN 1998‑1/‌NA:2011‑01 in die Erdbebenzone 2 oder 3 einzustufen sind. Die Datenlieferungen der Bundes- und Landesbehörden waren sehr heterogen und enthielten bei den durch die Erdbebenzonen betroffenen Bundesländern meist thematisch verwandte (z. B. Erdbebenereignisse aus Erdbebenkatalogen) aber nur in wenigen Fällen die konkret erfragten Informationen. Daher hat die BGE entschieden, die auszuschließenden Bereiche direkt aus der „Karte der Erdbebenzonen“ in DIN EN 1998‑1/‌NA:2011‑01 zu vektorisieren.

Zur Anwendung des Ausschlusskriteriums seismische Aktivität werden, wie in § 22 Abs. 2 Nr. 4 StandAG festgelegt, alle Gebiete mit einer örtlichen seismischen Gefährdung (nach DIN EN 1998-1/NA:2011-01) größer als Erdbebenzone 1 ausgewählt und in alle endlagerrelevanten Tiefen projiziert. Die dadurch entstehenden Volumenkörper stellen das ermittelte ausgeschlossene Gebiet dar. Die Gebiete umfassen im Ergebnis der Anwendung fünf Regionen in Deutschland. Diese befinden sich in der Niederrheinischen Bucht in Nordrhein-Westfalen westlich von Köln, im Vogtland im Grenzbereich zwischen Thüringen und Sachsen, in Bayern im Alpenvorland sowie in Baden-Württemberg im Schwarzwald, in der Schwäbischen Alb um Tübingen sowie im Alpenvorland am Bodensee (vgl. Abbildung 21). Die ausgeschlossenen Gebiete umfassen jeweils eine Fläche zwischen 130 km2 und 5 500 km2.

Abbildung 21: Ermittelte ausgeschlossene Gebiete nach Anwendung des Ausschlusskriteriums seismische Aktivität

Für die Anwendung des Ausschlusskriteriums „seismische Aktivität“ wird im Standortauswahlgesetz auf den Nationalen Anhang zur DIN EN 1998-1 (DIN EN 1998-1/NA:2011-01) verwiesen. Durch die statische Verweisung auf den nationalen Anhang teilt dieser Rang und Qualität des StandAG. Die Anwendung des Ausschlusskriteriums erfolgt daher gemäß § 22 Abs. 2 Nr. 4 StandAG anhand der DIN EN 1998‑1/‌NA 2011‑01.

Der Stand der Wissenschaft zur probabilistischen seismischen Gefährdungsanalyse hat sich jedoch inzwischen weiterentwickelt. Auf Grundlage einer Neueinschätzung der Erdbebengefährdung Deutschlands (Grünthal et al. 2018a, 2018b) befindet sich der Nationale Anhang der DIN EN 1998‑1 aktuell in einem Überarbeitungsverfahren, welches noch nicht abgeschlossen ist. Ein Entwurf mit Stand Mai 2020 liegt bereits vor (DIN EN 1998-1/NA:2020-05).

Eine Gegenüberstellung der Unterschiede der jeweiligen Datengrundlagen, Berechnungsmethoden und ingenieurseismologischen Kenngrößen der aktuell gültigen DIN EN 1998-1/NA:2011-01, den Ergebnissen von Grünthal et al. (2018a, 2018b) sowie dem aktuellen Entwurf des neuen Nationalen Anhangs (DIN EN 1998-1/NA:2020-05) gibt ein Bericht der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, der im Auftrag der BGE angefertigt wurde (Kaiser & Spies 2020).

Sobald der neue Nationale Anhang gilt und alle erforderlichen Voraussetzungen gegeben sind, werden wir diesen im Standortauswahlverfahren berücksichtigen.