High-Speed-Vulkanasche - Stahlschäden
Vulkanaschepartikel, obwohl scheinbar harmlos, können Mikrometereinschlagskrater auf Stahlmasten wie etwa Basketballmasten wegen ihrer hohen Geschwindigkeiten und Kräfte verursachen. Trotz der damit verbundenen Gefahren, wurde die Wirkung der Stoßwellen bisher nicht ausreichend untersucht. EU-finanzierte Wissenschaftler untersuchten die experimentelle Beschleunigung der Vulkanpartikel in Richtung von Stahlzielen durch Arbeiten an dem Projekt SPAEX. Damit ließen sich die Mechanismen und Gefahren bestimmen und Abwehrstrategien verbessern. Die Studie wurde durch den Nachweis der Auswirkungen auf einen Stahlmast in einem aktiven Vulkangebiet in Mexiko in den 1980er Jahren durch Kristalle und Glas (Pyroklasten) inspiriert. Hohe Geschwindigkeiten über 700 Meter pro Sekunde sind ungewöhnlich für Gasströmungen in Bodennähe. Forscher haben die Hypothese aufgestellt, dass die Partikelbeschleunigung aufgrund einer plötzlichen Ausdehnung von Gas (Wasserdampf), in dem die Partikel enthalten sind, entstanden ist. Um ihre Hypothese zu testen, entwarfen die Forscher einen Versuchsaufbau. Sie konstruierten ein vertikales Stoßrohr, wie eine Hochdrucksplitterbombe, deren plötzliche und schnelle Dekompression die Partikel antreiben würde. Mit einer High-Speed-Kamera und Drucksensoren, erfassten die Wissenschaftler den gesamten Ablauf des Ereignisses vom Zeitpunkt vor der Dekompression bis zu mehreren Millisekunden nach der Explosion. Geschwindigkeiten und Drücke wurden sowohl für die Umgebungsluft als auf für die mit Wasserdampf gesättigte Luft aufgezeichnet. Höhere Partikelgeschwindigkeiten und größere Korngrößen als erwartet wurden beobachtet, die eine scheinbare Druckvervielfachung gegenüber dem Druck in Abwesenheit von Partikeln verursachte. Dies legt nahe, dass die Gas-Partikel-Kopplung die Teilchen beschleunigen und die Beschleunigung der größeren Teilchen ermöglichen kann. SPAEX hat Licht auf die Mechanismen der Partikelbeschleunigung durch Schockwellen, die durch explosive Vulkanausbrüche hervorgerufen werden, geworfen. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung solcher Studien für Gefahrenminderungsmaßnahmen. Durch mehr Wissen sollten genauere Modelle für eine bessere Vorhersage der Folgen möglich sein, die die Grundlage für verbesserte Schutzmaßnahmen und eine bessere öffentliche Sicherheit bieten.
Schlüsselbegriffe
Explosive, Vulkanausbrüche, Schockwellen, Partikelbeschleunigung, Druck-Splitterbombe, Gas-Partikel-Kopplung, Gefahrenminderung
