Schlummernde Vulkane können schneller ausbrechen als bislang vermutet, zeigt Studie
Hat man jemals das Zelten am Fuße eines Vulkans in Erwägung gezogen, so ist Vorsicht geboten: Entgegen der lange gehegten Annahme verharren Vulkane nicht Jahrhunderte lang im Ruhezustand. Forscher aus Frankreich und den Vereinigten Staaten belegten teilweise mit EU-Mitteln, dass Vulkane innerhalb weniger Wochen ausbrechen können, und nicht erst nach Jahren. Mit den neuen Erkenntnissen könnte die Gefahr, die von ruhenden Vulkanen ausgeht, besser eingeschätzt werden, was auch zu einem Umdenken im Risiko- und Evakuierungsmanagement führen könnte. Die im Fachblatt Nature vorgestellte Studie wurde teilweise durch das Projekt DEMONS (Deciphering eruptions by modelling outputs of natural systems) finanziert, das wiederum durch ein Stipendium für Nachwuchsforscher (Starting Grant) des Europäischen Forschungsrates (ERC) in Höhe von 1,36 Mio. EUR unter dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) gefördert wurde. Dr. Alain Burgisser vom französischen Institut des Sciences de la Terre d'Orléans, (französisches Institut für wissenschaftliche Forschung (CNRS), Université d'Orléans, und dem Nationalinstitut für Umweltwissenschaft (INSU), Université François Rabelais Tours) entwickelte und testete gemeinsam mit Prof. George W. Bergantz vom Institut für Erd- und Weltraumforschung der Universität Washington, Vereinigte Staaten, ein theoretisches, auf zwei großen Vulkanausbrüchen fußendes Modell, was neue Erkenntnisse zur jahrhundertealten Theorie über ruhende Vulkane hervorbrachte. Den Forschern zufolge kann eine Magmakammer innerhalb weniger Monate aktiviert werden. Magmakammern sind große, unterirdische Seen aus geschmolzenem Gestein, die sich viele Kilometer unter der Erdoberfläche befinden. Das geschmolzene Gestein steht unter hohem Druck, der im Lauf der Zeit das umgebende Felsgestein zum Bersten bringt und den Weg für das Magma an die Oberfläche frei macht. Das hochsteigende Magma löst dann die vulkanische Eruption aus. Während die Magmakammern meist schwer auszumachen sind, haben Forscher Kammern dicht unter der Erdoberfläche entdeckt, in Tiefen zwischen 1 und 10 Kilometern. Die Frage ist nun: Was passiert in der Magmakammer eines ruhenden Vulkans? Wie die Forscher erklären, kühlt sich das Magma ab und bildet einen zähflüssigen Brei, bis neues, heißes Magma einströmt und diesen "zum Leben erweckt", sodass sich der Inhalt der Magmakammer durch die einströmende Hitze verflüssigt. Die Größe der Magmakammer - von wenigen Zehnteln bis zu Hunderten von Kubikkilometern - hat demnach einen direkten Einfluss auf den Zeitpunkt, wann der Vulkan zu neuem Leben erwacht. Herkömmliche Theorien gehen davon aus, dass es mehrere hundert oder gar tausend Jahre dauern kann, bis die Kammer durchgehend erhitzt ist und der Lavastrom zu fließen beginnt. An dieser Stelle kommen die Ergebnisse des französisch-amerikanischen Forscherteams ins Spiel. Das neue mathematische Modell geht von drei Stufen im Erhitzungsprozess aus. Zuerst schmilzt das von unten emporsteigende heiße Magma das zähflüssige Magma am Grund der Kammer. Das geschmolzene Magma wird flüssiger und steigt in der Kammer nach oben, wodurch sich das verbleibende Magma immer besser vermischt. Diese heiße Mischung durchströmt allerdings die Kammer wesentlich schneller als Forscher bislang für möglich gehalten haben. Die Größe der Kammer und die Zähflüssigkeit des Magmas beeinflussen daher entscheidend den Zeitpunkt, wann der Vulkan zum Leben erwacht. Und dies geschieht schneller, als bisher vermutet wurde. Die Forscher testeten die Gültigkeit ihres Modells an dem 1991 ausgebrochenen Vulkan Mount Pinatubo (Philippinen) und dem noch immer aktiven Vulkan Soufriere Hills in Montserrat, Karibik. Die Ergebnisse zeigen, dass seismische Wellen vor der Eruption als Indikator dafür gelten können, wann heißes Magma in die bis dahin kühle Kammer einströmt. Sie reproduzierten die Zeitintervalle zwischen Erwärmung und Eruption, nachdem die physischen Parameter beider Vulkane ermittelt wurden, insbesondere Größe der Kammer, Magmatemperatur und Kristallkonzentration, die aus der Analyse von Magmaproben ermittelt wurde. Beim Pinatubo zum Beispiel, geht man nicht länger von 500 Jahren aus, die das Magma in der Kammer für seine Erwärmung braucht, sondern nur noch von 20 bis 80 Tagen. Anhand des komplexen Modells, das die Forscher entwickelten, könnte künftig der Zeitraum zwischen ersten Warnsignalen und dem Ausbrechen des Vulkans genau abgeschätzt werden. Für weitere Informationen: Nature: http://www.nature.com/ Institut des Sciences de la Terre d'Orléans: http://www.isto.cnrs-orleans.fr/ University of Washington: http://www.washington.edu/ Europäischer Forschungsrat: http://erc.europa.eu/ FP7-IDEAS: http://ec.europa.eu/research/fp7/index_en.cfm?pg=ideas Weitere Informationen zum Projekt DEMONS finden Sie: hier
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Frankreich, Vereinigte Staaten