Projektbeschreibung
Ein Modell für die Forschung zur Unruhe bei Kratern
Vulkanausbrüche, bei denen sich Krater bilden, beeinträchtigen und verändern möglicherweise das globale Klima. Während des Ausbruchs werden riesige Mengen an Magma ausgestoßen, was oft zu tödlichen pyroklastischen Dichteströmen und Laharen sowie zur Freisetzung von Schadgasen führt. In vielen Fällen geben episodische Unruhen (in Form von zunehmender Seismizität, steigenden Gasemissionen und deutlicher Hebung) hinsichtlich des letztlichen Potenzials solcher Ausbrüche Anlass zu erheblicher Besorgnis. Genau zu bestimmen, ob die Unruhen auf eine erhöhte Gefahr explosiver Ausbrüche hinweisen, ist jedoch nach wie vor schwierig. Das EU-finanzierte Projekt DEFORM wird ein Modell eines Magmareservoirs auf physikalischer Grundlage entwickeln, um zu ermitteln, welche Prozesse die Magmainjektion und -entwicklung im Zusammenhang mit episodischer Unruhe fördern. Ziel des Projekts ist eine Verständnis- und Wissenserweiterung, um die Ausbruchsgefahr infolge von Unruhe bei Kratern künftig besser einschätzen zu können.
Ziel
Caldera-forming volcanic eruptions can have severe impacts from the local to global scale. As vast quantities of magma are ejected during the eruption, they can trigger deadly pyroclastic density currents and lahars, release noxious gases and even alter global climate. At many calderas, episodic unrest in the form of pronounced uplift, increased seismicity and elevated gas emissions raise concern over the potential for such destructive eruptions. However, it remains difficult to ascertain whether the unrest observations indicate (1) an injection of new magma into the crustal reservoir, which could increase its potential for explosive eruptions, or (2) a sudden release of magmatic volatiles from a cooling and crystallizing reservoir, which would remain unlikely to erupt explosively. In this proposed project, I will develop a physics-based model of a magma reservoir to determine the processes involved in magma injection and evolution that may lead to episodic unrest. Of particular interest is how gases migrate through the system and alter reservoir volume. The model will simulate the thermo-mechanical evolution of a two-dimensional, three-phase (solids, liquids, gas) magma reservoir. By leveraging emerging continuum frameworks for reactive transport modelling, this work will expand existing two-dimensional models to simulate three phases in varying proportions in a computationally efficient approach. The reservoir model will be coupled to ductile-to-brittle crustal deformation to understand the conditions that lead to episodic unrest. I will compare simulation results with time series observations of ground deformation and gas emissions from Laguna del Maule in Chile, thought to be undergoing magma injection, and Long Valley in the US, thought to have experienced punctuated gas release. Results will bridge the gap among current models of three-phase magma dynamics and will improve understanding of the eruption hazard implied by caldera unrest.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
8092 Zuerich
Schweiz