Taylor Swift und die Swifties brechen neuen seismischen Rekord und helfen der Wissenschaft

Jeder, der in der Nähe eines großen Stadions wohnt, weiß, dass bei Musikveranstaltungen der Boden bebt. Aber was im vergangenen August in Los Angeles während der Eras Tour von Taylor Swift geschah, übertraf alle Erwartungen. Und da jede Wolke einen Silberstreif am Horizont hat, nutzten Wissenschaftler die vom Netz der Seismographen aufgezeichneten Daten, um diese Bewegungen besser zu verstehen.

Monica Kohler, eine führende Professorin und Forscherin im Bereich Bauwesen und Maschinenbau am Caltech, leitete ein Team von Wissenschaftlern, das sich mit dem Phänomen befasste. Um die Auswirkungen der Swift-Show am 4. August zu entschlüsseln, zapften sie ein ausgeklügeltes regionales Netz seismischer Stationen an. Sie sammelten Daten mit Hilfe von permanenten Sensoren, die sich bis zu einer Entfernung von etwa 10 km vom Stadion erstreckten.

Darüber hinaus installierten sie vorübergehend 10 seismische Sensoren im SoFi Estadium selbst und einen weiteren auf der anderen Straßenseite. Bei diesen Sensoren im Inneren des Veranstaltungsortes handelte es sich um kostengünstige Beschleunigungsmesser, die von den Forschern unter Verwendung von Standardkomponenten für das Community Seismic Network gebaut und implementiert wurden. Dieses verteilte Netzwerk verfügt über mehr als 1200 starke Bewegungsdetektoren in Kalifornien und stellt eine wertvolle Informationsquelle für die Untersuchung seismischer Ereignisse dar.

Die Forscher waren von den Ergebnissen beeindruckt. Während der Show bebte das Stadion und seine Umgebung tatsächlich, aber auf eine andere Art als bei einem Erdbeben. Es wurde ein deutlicher Anstieg der Bodenbewegung beobachtet, ähnlich wie bei einem harmonischen Tremor, bei dem Energieausbrüche in bestimmten Frequenzintervallen über längere Zeiträume hinweg auftreten. Diese Art von seismischer Aktivität steht häufig im Zusammenhang mit vulkanischer Aktivität, z. B. mit der Bewegung von Magma im Untergrund.

Neue Erkenntnisse über Erdbeben in Erwägungsgründen

Zur Analyse der Daten verwendeten die Forscher Spektrogramme, Diagramme, die die bei verschiedenen Schwingungsfrequenzen gemessene Energiemenge im Laufe der Zeit darstellen. Durch die Untersuchung der seismischen Signale in den Spektrogrammen konnten die Wissenschaftler 43 der 45 Lieder, die Swift bei ihrem Konzert spielte, identifizieren und die Gesamtenergiemenge berechnen, die von jedem Lied ausgestrahlt wurde.

Sie fanden heraus, dass das Lied "Shake It Off" das größte "Konzertbeben" auslöste. Die bei diesem Lied freigesetzte Energie entsprach einem Erdbeben der Stärke 0,85. "Aber man muss bedenken, dass dies die Gesamtenergiemenge während des gesamten Liedes darstellt", stellt Tepp klar. "Wenn man sich die maximale Amplitude anschaut, dann war es eher ein Ereignis der Stärke 2, nur für einen Augenblick.

Kohler stellt fest, dass die im Stadion gesammelten Daten denen der Sensoren außerhalb des Stadions sehr ähnlich waren, selbst an so weit entfernten und überfüllten Orten wie dem Los Angeles International Airport. "Die von den Besuchern des Taylor-Swift-Konzerts erzeugte Energie brachte das Stadion in unterschiedlichen Frequenzen zum Schwingen, sagt er. "Und diese Energie verbreitete sich durch den Boden zu all diesen anderen Orten, an denen wir Vibrationen aufzeichneten. Das erinnert uns daran, wie wichtig es ist, all die verschiedenen Teile dieses großen zusammenhängenden Systems zu verstehen.

Wie entstehen Bodenbewegungen?

Die Daten zeigten, dass Bewegung und nicht Musik besser zu den Wellenformen passt. Um dies zu bestätigen, führte Tepp, der auch Bassist ist, ein einfaches Experiment durch: Er stellte eine Lautsprecheranlage in der Nähe eines der Beschleunigungsmesser auf und spielte Swifts "Love Story" in voller Lautstärke.

Gegen Ende begann er, im Takt zu hüpfen. Erst dann registrierte der seismische Sensor harmonische Signale. Tepp versuchte auch, ihren Bass zu demselben Lied zu spielen, erhielt aber nicht dasselbe harmonische Signal, obwohl, wie sie sagt, "die Bassrhythmen wahrscheinlich mehr mit dem Takt übereinstimmten als mein Springen".

Kohler weist darauf hin, dass bei Notfällen Stadien und andere große Bauwerke wie Konferenzzentren als Notunterkünfte genutzt werden. "In diesen Fällen wäre es wirklich wichtig, die Bewegungen dieser Bauwerke vor, während und nach einem Großereignis wie einem Erdbeben überwachen zu können, um festzustellen, ob das Bauwerk noch sicher, zuverlässig und stabil ist", sagt er.

Tepp betont, dass die Studieauch als nützliche Erinnerung daran dient, dass Erdbeben nicht die einzige Art seismischer Aktivität sind, die Seismologen analysieren müssen. "Wir haben alle unsere Magnitudenskalen auf der Grundlage von Erdbeben entwickelt, aber was passiert, wenn das Signal nicht wie ein Erdbeben aussieht - wie charakterisiert man seine Stärke?", fragt er.

Record in Seattle

Das aufregendste Ereignis im pazifischen Nordwesten war 12 Jahre lang das "Beast Earthquake", ausgelöst durch den spektakulären Lauf von Marshawn Lynch während eines Spiels der Seattle Seahawks im Lumen Field Stadion. Dieses Phänomen, das von einer seismischen Station namens KDK aufgezeichnet wurde, war ein Meilenstein in der Sportgeschichte der Region. Obwohl andere Ereignisse im Stadion verglichen wurden, hat keines die Berühmtheit des "Beast Quake" erreicht.

Im Jahr 2023 gab Taylor Swift während ihrer "Eras Tour" zwei ausverkaufte Konzerte im selben Stadion. Der große Andrang von mehr als 70.000 Fans pro Abend und die laute Musik führten zu seismischen Aktivitäten, die vom Sender KDK aufgezeichnet wurden. Jackie Caplan-Auerbach von der Western Washington University verglich die "Beast Earthquake"-Daten mit denen, die von Swift und ihren Fans erzeugt wurden, und kam dabei zu überraschenden Ergebnissen.

Das "Beast Quake" dauerte etwa 2 Minuten, wobei das stärkste Beben innerhalb von etwa 40 Sekunden nach dem entscheidenden Moment aufgezeichnet wurde. Jackie verglich die seismischen Daten des Ereignisses von 2011 mit den Daten von etwa 4 Minuten des zweiten Abends des Taylor Swift-Konzerts. Überraschenderweise bebte der Boden während des Konzerts stärker als während des Seahawks-Spiels. Es ist wichtig zu beachten, dass keines dieser Ereignisse ein Erdbeben "verursacht" hat und dass die angegebene Stärke nur eine grobe Schätzung ist.

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Quellenhinweis:

Gabrielle Tepp, Igor Stubailo, Monica Kohler, Richard Guy, Yousef Bozorgnia; Shake to the Beat: Exploring the Seismic Signals and Stadium Response of Concerts and Music Fans. Seismological Research Letters 2024; doi: https://doi.org/10.1785/0220230385

https://pnsn.org/blog/2023/08/15/beast-quake-taylor-s-version-from-the-vault