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Vulkanausbrüche vorhersagen Feuerspucker unter Beobachtung

Ein Vulkanausbruch ist eine Naturgewalt, gegen die wir machtlos sind. Nichts kann ihn verhindern oder stoppen. Doch wir können die Feuerspucker unter Aufsicht stellen, um so bestmöglich auf ihr Gebaren zu reagieren.

Stand: 05.07.2016

Der Stromboli in Italien, 28. Februar 2007 | Bild: picture-alliance/dpa

Um etwas über die Zukunft eines Vulkans zu erfahren, muss man seine Geschichte kennen. Sie lässt sich aus seinen Ablagerungen rekonstruieren: Woraus bestehen sie, wie alt sind sie und wie sind sie damals aus dem Vulkan gelangt? Ähnlich kann der Vulkan wieder spucken - muss er aber nicht. Manche Feuerspucker rumoren absolut unregelmäßig, andere gelten als erloschen und mucken dann umso heftiger auf. Sich bei der Vohersage eines Vulkanausbruchs nur auf das bisher an den Tag gelegte Verhalten zu berufen, reicht deshalb nicht aus. Mehr Zuverlässigkeit liefert eine Überwachung, die sich verschiedener Systeme bedient.

Ein Ausbruch kündigt sich an

Die Feuerspucker kann man tatsächlich unter Aufsicht stellen: Einen Ausbruch kündigen sie durch mehrere Phänomene an - und die lassen sich messen:

Vorläufer eines Ausbruchs

Erdbeben

Infografik: Vorläufer einer Eruption - Tremor | Bild: BR

Alle in der Neuzeit dokumentierten Ausbrüche wurden von Erdbeben begleitet. Sie treten in Schwärmen auf und werden von aufsteigendem Magma verursacht, das gegen das Gestein drückt und es zerbricht. Die Messgeräte halten die Frequenz, die Stärke, das Zentrum und den Bebentyp fest. Vor einem Ausbruch treten die Erschütterungen immer stärker und häufiger auf - bis zu einige hundert Mal pro Tag. Beobachten lässt sich auch eine Art Strömungsrauschen in der Aufstiegsröhre. Es zeigt sich in leichten Schwingungen, mit deren Hilfe sich bestimmen lässt, wie schnell das Magma zum Gipfel unterwegs ist.

Die Seismologie ist die wichtigste Methode, um einen nahenden Ausbruch zu erkennen: Rund 200 der 550 aktiven Vulkane werden mit ihrer Hilfe überwacht.

Geländeveränderungen

Infografik: Vorläufer einer Eruption - Aufwölbung | Bild: BR

Wenn Magma aufsteigt, kann sich ein Vulkan heben und ausbeulen. Das lässt sich mit an den Hängen befestigten Neigungsmessern millimetergenau feststellen. Auch Schweremessungen geben Aufschluss darüber, ob sich ein Vulkan aufbläht: Dann sinkt die Erdanziehung, weil die Schwerkraft mit zunehmendem Abstand vom Erdmittelpunkt abnimmt.

Ob sich ein Vulkan hebt, kann auch mit einem Lasermessgerät bestimmt werden: Das Gerät selbst wird am Fuß des Vulkans installiert, der Reflektor auf dem Gipfel. Kritisch wird es, wenn sich die Distanz zwischen den Messinstrumenten verlängert. Bodenverformungen lassen sich auch mithilfe von Satelliten und GPS bis auf wenige Zentimeter genau erkennen.

Aufheizung

Infografik: Vorläufer einer Eruption - Wärmeentwicklung | Bild: BR

Wenn Magma aufsteigt, bringt es außerdem Hitze aus der Tiefe mit, der Vulkan wird wärmer.

Die erhöhte Temperatur kann am Boden oder mit Infrarotaufnahmen von Sateliten gemessen werden.

Oft zeigt sie sich indirekt, wenn sich Wasserquellen am Fuß eines Vulkans aufheizen oder der Schnee am Vulkangipfel schmilzt.

Entgasung

Infografik: Vorläufer einer Eruption - Entgasung | Bild: BR

Im Magma sind Gase eingeschlossen. Steigt die Masse auf, werden sie gelöst und treten am Gipfel des Vulkans, manchmal auch an seinen Flanken, vermehrt aus.

Mit Infrarot- und UV-Spektrometern sowie Radiometern lassen sich ihre Art und Menge ermitteln.

Ein erhöhter Anteil an Schwefeldioxid, Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff kann einen Ausbruch ankündigen.

Bodenbewegung weist auf Größe der Aschewolke hin

Blick auf die Aschewolke des isländischen Vulkans Grímsvötn im Mai 2011

Wenn sich vor einem Vulkanausbruch Magma in einer Kammer unter der Erdoberfläche sammelt, hebt sich der darüberliegende Boden. Wird der Druck in der Magmakammer zu groß, bahnt sich das flüssige Gestein seinen Weg nach oben. Mit Beginn des Ausbruchs lässt der Druck im Vulkansystem wieder nach, der Boden senkt sich. Anfang Januar hat ein Team aus isländischen und amerikanischen Forschern entdeckt: Je schneller und weiter der Boden kurz vor der Eruption wieder absinkt, umso umfangreicher und höher wird sich die Aschewolke auftürmen.

Die Wissenschaftler analysierten die Daten, die die GPS-Geräte und Neigungswinkelmesser beim Ausbruch des isländischen Vulkans Grímsvötn 2011 aufgezeichnet hatten. Mithilfe von Bildern und Radarmessungen berechneten sie die Größe und Höhe seiner Aschewolke. Dabei stellten sie einen Zusammenhang zwischen den Bodenbewegungen, der Ausbruchsintensität und der Ausdehnung der Aschewolke fest und schlussfolgerten: Ließen sich die Bodendaten bei einem drohenden Ausbruch nahezu in Echtzeit auswerten, könnte man eine Eruption, deren weitere Entwicklung und das Ausmaß der Aschewolke besser vorhersagen.

Trotz all dieser untrüglichen Anzeichen und der ausgefeilten technischen Hilfsmittel zu ihrer Erfassung gibt es keine flächendeckende, verlässliche Vorhersage: Keine Überwachungstechnik allein reicht aus, um festzustellen, welche Prozesse unter und in einem Vulkan ablaufen. Alle aktiven Vulkane ständig von einer Reihe automatisch alarmschlagender Messgeräte überwachen zu lassen, wäre technisch zwar möglich - tatsächlich aber einfach zu teuer. Und eine hundertprozentige Sicherheit könnten auch sie nicht bieten.

Was bleibt, ist Schadensbegrenzung

Hinter Legazpi City auf den Philippinen bricht der Mayon aus.

So bleibt nichts anderes übrig, als mit der Gefahr zu leben, sich für den Ernstfall zu rüsten und so wenigstens die Folgen zu begrenzen: Basierend auf den Untersuchungen von Vulkanforschern müssen gefährdete Gebiete ausgewiesen, Evakuierungspläne ausgearbeitet und Katastrophenschutzübungen trainiert werden. Auch Pläne, wie man im Ernstfall Lavaströme und Schuttlawinen ablenken kann, sind notwendig. Zahlreiche Behörden und verschiedenste Medien müssen bei drohender Gefahr frühzeitig, umfassend und kompetent informiert werden.

Unterfangen mit vielen Unbekannten

Fassungslos vor dem Lavastrom des Nyiragongo, der 2002 große Teile der kongolesischen Stadt Goma zerstört hat.

Länder der Dritten Welt haben jedoch das Nachsehen: Ihnen fehlen die finanziellen und damit unweigerlich verbundenen wissenschaftlichen und infrastrukturellen Ressourcen.

Doch auch der Rest der Welt kann sich nicht in Sicherheit wiegen: Vulkanforschung ist trotz aller technischen Möglichkeiten ein Unterfangen mit vielen Unbekannten.


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