Wissenschaft: von Ziegen und Drohnen

Deutsche Forscher arbeiten derzeit an 2 interessanten Projekten, um den Vulkane besser den Puls zu fühlen:

Die traurigen Überreste einer Ziege am Ätna. © Marc SzeglatDer Biologe Prof. Martin Wikelski benutzt Ziegen als tierische Frühwarnsysteme zur Vorhersage von Vulkanausbrüchen. Am Ätna beobachtete er Ziegen, die schon einige Zeit vor einer Eruption unruhig wurden und Deckung suchten. Diese tierischen Instinkte wollte Wikelski nutzbar machen und er rief das Projekt „Disaster Alert Mediation using Nature“ (kurz Damn) ins Leben. Er stattet Ziegen am Ätna mit GPS-Halsbändern auf und restellte Bewegungsprofile, anhand derer er das Verhalten der Tiere untersuchte. Wikelski stellte fest, dass die Ziegen tatsächlich vor eine Vulkanausbruch flüchteten. Jetzt wird geprüft, ob das Ziegenfrühwarnsystem auch anderswo funktioniert. (Quelle nationalgeografic.de)

Bei der 2. Meldung spielen Drohnen eine Rolle. Allerdings sind hier keine faulen Bienenmännchen gemeint, sondern fleißige Flugroboter. Wissenschaftler um Professor Wolfgang Rüther-Kindel sind dabei, eine Drohne zu entwicken, die in Aschewolken von Vulkanausbrüchen fliegen soll um Daten zu sammeln. Die Drohne verfügt über Elektromotoren und soll selbständig mehrere Stunden auf 5000 m Höhe operieren können. Die Drohne könnte z.B. auf Island zum Einsatz kommen. Das Projekt wird vom Bundesforschungsministerium mit 324.000 € gefördert. (Quelle: Lausitzer Rundschau)

Yellowstone Caldera: neue Forschungsergebnisse zur Magmakammer

Computermodelle der Magmakammer unter dem Yellowstone-Vulkan. &copy: Farrell u.a.Eine Forschergruppe um Jamie Farrell wertete seismische Daten aus, die zwischen 1984 und 2011 in der Yellowstone-Caldera gesammelt wurden. Diese Daten wurden herangezogen, um mittels Computer ein tomographisches Bild der Magmakammer unter dem Yellowstone zu erstellen. Dies gelingt, da sich Erdbebenwellen in verschiedenen Medien unterschiedlich schnell ausbreiten. In Zonen mit geringerer Dichte breiten sich die Erdbebenwellen langsamer aus, als in Bereichen mit hoher Dichte. Durch minimale Laufzeitunterschiede können die Forscher verschiedene Gesteinsarten detektieren und insbesondere Fluide und Gesteinsschmelzen lokalisieren. Untersuchungen dieser Art wurden in den letzten Jahren häufiger durchgeführt, doch meistens ging es bei diesen Arbeiten um die Tomografie des Mantelplume und nicht um die oberflächennahe Magmakammer. Farrell und seine Kollegen werteten besonders viele seismische Daten aus und konnten so bestehende Modelle erweitern und verfeinern. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass die Magmakammer unter dem Yellowstone-Vulkan noch größer ist, als bisher angenommen. Besonders auffällig ist eine Zone mit geringer Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erdbebenwellen an der Nordost-Grenze der Caldera. Diese liegt nahe der Oberfläche und scheint mit Fluiden gefüllt zu sein. Bei diesen Fluiden kann es sich um Magma, oder (und) hydrothermalen Lösungen handeln. Die Forscher geben die Maße der Magmakammer so an: 90 km lang, zwischen 5 und 17 km tief, Insgesamt 2,5 fach größer als bisher angenommen. Der Magmakörper erstreckt sich 15 km des nordöstlichen Calderarandes.

Die Verlagerung der Magmakammer in Richtung Nordosten hängt mit der Plattentektonik zusammen. Während der Mantelplume unter Yellowstone ortskonstant ist, wandert die Platte über ihn hinweg und das Eruptionszentrum verlagert sich an der Oberfläche.
Das Volumen der Magmakammer schätzen die Forscher auf 200 – 600 Kubikkilometer. Von den Gesteinen der Magmakammer sollen ca. 5-15% geschmolzen sein. Bisher ging man davon aus, dass die Magmakammer weniger Material enthalte, das aber ca. 32% geschmolzen sei. Einigen Studien zufolge müssen ca. 40% Schmelze in der Magmakammer vorhanden sein, bevor es zu einem Vulkanausbruch kommen kann. Es gibt aber auch Schätzungen, nachdem dafür weitaus weniger Schmelze ausreichend ist.

Damit ein Magmakörper aus größeren Tiefen aufsteigen kann sind ca. 5% Schmelze nötig. Das restliche Magma ist aufgrund der Hitze plastisch. Damit dieses Material in der Magmakammer schmelzen kann sind Temperaturen von mehr als 700 Grad nötig. Studien von anderen Vulkanen zeigen, dass das Magma in der Magmakammer nur während 1% seiner Verweildauer in der Kammer zum größten Teil geschmolzen ist. Die Zeitspanne, während der es überhaupt zur einem Vulkanausbruch kommen kann, ist somit relativ kurz.

Allerdings haben erst kürzlich Forschungen an der ETH Zürich gezeigt, dass weder der Schmelzanteil, noch der Gasdruck alles bestimmende Größen sind, ob und wann ein „Supervulkan“ eruptiert. Die Wissenschaftler um Carmen Sanchez-Valle machten Laborexperimente mit Lava aus „Supervulkan-Eruptionen“. Sie kamen zu dem Schluss, dass allein schon der Dichteunterschied eines großen Magmakörpers zum Umgebungsgestein ausreichen kann, um eine Eruption auszulösen. Die Wissenschaftler vergleichen den Magmakörper mit einem Fußball, den man unter Wasser drückt und loslässt. Im Wortlaut erklärt das Sanchez-Valle so: „Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer ausreichenden Größe der Magmakammer alleine der durch Dichteunterschiede verursachte Überdruck genügt, um die darüber liegende Kruste zu durchbrechen und eine Eruption in Gang zu setzen“. Wieviel Magma in der Kammer geschmolzen sein muss, erklären die Forscher aber nicht.

Eine aktuelle Meldung des USGS sorgt für weiteren Diskussionsstoff: demnach änderte sich die Richtung der Bodendeformation im Norden der Yellowstone-Caldera. Nach einem mittelstarken Erdbeben der Magnitude 4,8 verschob sich die Bodendeformation um 0,5 cm in westlicher Richtung und um 1 cm Richtung Norden. Zuvor verschob sich der Untergrund in südlicher Richtung. Der Trend zur Inflation schlug in Deflation um: der Boden sackte um 2 cm ein, womit er gut ein Drittel der Aufwölbung verlor, die sich in den letzten 8 Monaten gebildet hatte. Die seismische Tätigkeit war recht hoch und konzentrierte sich auf einem Gebiet in der Nähe des Norris Geyser Basins.

Aus den neuen Forschungsergebnissen und Beobachtungen kann man ableiten, dass sich Magma im Untergrund des Yellowstone Nationalparks bewegt. Einen Vulkanausbruch mit globalen Folgen halte ich in mittelbarer Zukunft für sehr unwahrscheinlich. Es könnten sich aber durchaus lokale Magma-Ansammlungen mit genug Schmelze bilden, die einen normalen Vulkanausbruch verursachen könnten.

Weiterführende Links:

Steckbrief Yellowstone

Bildergalerie Yellowstone

Quellen: USGS, Wired Eruptions, nature.com, Geophysical Research Letters:
„Tomography from 26 years of seismicity revealing that the spatial extent of the Yellowstone crustal magma reservoir extends well beyond the Yellowstone caldera.“

Vulkanologie: neuer Satellit gestartet

Sentinel-1. © ESADie ESA hat am 3. April einen neuen Satelliten in die Erdumlaufbahn gebracht, der Vulkanologen helfen soll Prognosen zu bevorstehenden Vulkanausbrüchen zu erstellen. Der Satellit „Sentinel 1A“ untersucht die Erdoberfläche mit hochauflösenden Radarmessungen, die jede noch so kleine Bodendeformation nachweisen können. Diese werden an Vulkanen durch Magma-Bewegungen im Untergrund hervorgerufen und gelten als Indiz für eine bevorstehende Eruption. Strömt Magma in eine Magmakammer, oder ins Fördersystem des Vulkans bläht sich der Boden, bzw. das Vulkangebäude auf. Der Vulkanologe spricht dann von „Inflation“. Fließt Magma ab, sinkt der Boden ein und man spricht von „Deflation“. Beides hat Auswirkungen auf die Hangneigung des Vulkans. Diese wird nicht in Grad angegeben, sondern als Radiant (Winkel im Bogenmaß). Die resultierenden Änderungen bewegen sich meistens im mikro-rad-Bereich. Der Satellit ist also in der Lage kleinste Bodenveränderungen zu registrieren. Das bringt für die Wissenschaftler den großen Vorteil, dass aufwendige Vermessungsarbeiten am Vulkan entfallen. Bisher mussten dazu GPS Messungen an fest definierten Messpunkten vorgenommen werden. Mit dem Sentinel-Satelitten können so auch entlegenen Vulkane genau überwacht werden, die über kein Observatorium verfügen.

Wie wichtig die Messung von Bodendeformationen an Vulkanen ist, belegt eine Studie von Wissenschaftlern der School of Earth Sciences um Dr. Juliet Biggs. Sie wendeten ein medizinisches Statistikprogramm auf Deformationsmessungen von 500 Vulkanen an, die in den letzten 18 Jahren durchgeführt wurden. Sie belegten, dass 46% der Vulkane ausbrachen, bei denen eine Bodendeformation gemessen wurde. 96% der Vulkane ohne Bodendeformation blieben ruhig.

Der Zusammenhang zwischen Bodendeformation und Eruption ist umso eminenter, desto kürzer der Eruptionszyklus des Vulkans ist. Bei Vulkanen, die zwischen zwei Eruptionen lange ruhen (Bsp. Yellowstone) scheint der Zusammenhang nicht so naheliegend zu sein. Hier kann auch Bodendeformation gemessen werden, ohne dass es mittelbar zu einem Vulkanausbruch kommt. Bei diesen Vulkanen fehlen allerdings auch Vergleichswerte, da noch kein Mensch die Ausbrüche lang ruhender Vulkane beobachtet hat.

Die Messung von Bodendeformationen ist nur ein kleiner Aufgabenbereich des neuen Satelliten. Dieser wurde als erster Satellit der Copernicus-Mission gestartet. Die Mission soll die gesamte Erdoberfläche im Auge behalten und in der Lage sein, alle 3 Tage ein neues Oberflächenbild von Europa zu liefern. Die Daten können nicht nur zur Messung der Bodendeformation genutzt werden, sondern auch Erosion nachweisen, oder zur Spionage genutzt werden.

Ätna: neue Gefahrenkarten

Es sind 2 interessante Forschungsberichte des INGV bei nature.com erschienen, die ich hier im 1000 Beitrag des Blogs kurz zusammenfassen möchte.

Mit Hilfe von Radarsatelliten wie Envisat und Cosmo-Sky Med wird ein gravimetrischer Fingerabdruck des Vulkans erstellt. Es werden kleinste Schwankungen im Schwerefeld des Ätnas registriert, die Rückschlüsse über Ort und Menge des Magmas im Untergrund zulassen. Diese Technik könnte helfen Vulkanausbrüche mit größerer Genauigkeit vorherzusagen. Bisher war es nur möglich Magma-Ansammlungen zu lokalisieren die bereits zu deutlichen Bodendeformationen führten. Oft überlagern sich entsprechende Deformationen. Mit Hilfe der neuen gravimetrischen Methode ist es leichter den Vulkan permanent zu beobachten und Computermodelle der Veränderungen zu erstellen.

Eine andere Forschergruppe des INGV beschäftigte sich mit der Erstellung von Gefahrenkarten künftiger Lavaströme. Zur Erstellung der Karten kamen unterschiedliche Arbeitsweisen zur Anwendung. Am Anfang stand eine genaue Untersuchung der historischen Ereignisse der letzten 2000 Jahre, wobei die Daten seit dem 17. Jahrhundert am genausten sind. Im Computer wurden numerische Simulationen und Wahrscheinlichkeits-Analysen erstellt. Mit diesen Daten wurden die möglichen Wege neuer Lavaströme vorhergesagt, sowie die räumliche und zeitliche Wahrscheinlichkeit in Bezug auf die Öffnung von Förderschloten. Die Karten zeigen die Gefahrenzonen und möglichen Wege der Lavaströme für Flankeneruptionen und für Ausbrüche im Gipfelbereich des Vulkans.

Eine Erkenntnis der Forschungsarbeit ist, dass der Ätna in den letzten 400 Jahren sehr unregelmäßig Ausbrach und sich unterschiedlich verhielt. 1971 ist der Vulkan in eine besonders aktive Phase eingetreten, in der es zu 17 Ausbrüchen entlang der Hauptbruchzone kam. Für die nächsten 50 Jahre erwarten die Wissenschaftler, dass sich die meisten Förderschlote in einer Höhe oberhalb von 2500 m öffnen werden. Die Öffnung neuer Förderschlote in Höhen unterhalb von 1000 m ist recht unwahrscheinlich. Die meisten Lavaströme werden ins Valle del Bove fließen. Zafferana und Santa Venerina sind die Ortschaften die das höchste Gefahrenpotenzial aufweisen von einem Lavastrom zerstört zu werden. Nicolosi, Ragalna, Fornazza und Linguaglossa könnten ebenfalls noch von Lavaströmen touchiert werden. Die restlichen Ortschaften liegen außerhalb des direkten Gefahrenbereiches, oder soweit unten an der Vulkanflanke, dass die Wahrscheinlichkeit von einem Lavastrom erreicht zu werden relativ gering ist.

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Meldungen aus der Wissenschaft

In der letzten Woche gingen einige interessante Berichte durch die Medien, die ich hier einmal zusammenfassen möchte.

Eine Meldungen betrifft ein unterseeisches Vulkanmassiv: Tamu. Dieses liegt im Pazifik gut 1000 km vor der japanischen Küste. Tamu hat eine Fläche von 310.000 Quadratkilometern und erhebt sich 3,5 km über den Meeresboden. Das Vulkanmassiv ist schon länger bekannt, doch erst jetzt untersuchten Forscher Lavaproben. Sie kamen zu dem Schluss, dass Tamu nicht aus mehreren Vulkanen besteht, wie es bisher angenommen wurde, sondern dass es sich um einen einzigen Vulkan handelt. Damit wäre Tamu der größte Zentralvulkan der Erde. Und nicht nur das! Flächenmäßig  ist Tamu größer als Olympus Mons auf dem Mars und damit der größte Vulkan des Sonnensystems.

Wir bleiben bei Japan. Ein 400 Seiten umfassender Bericht warnt vor einem starken Erdbeben entlang des Nankai-Grabens. Der Graben erstreckt sich vor der Ostküste Japans und beginnt südlich von Tokio und endet bei Kyushu. Ein Beben der Magnitude 9 wäre hier durchaus denkbar und hätte weitaus dramatischere Folgen als das Erdbeben vom März 2011. Es könnte einen Tsunami auslösen, der Küstenabschnitte bis in einer Höhe von 30 m überflutet und gut 320.000 Menschen töten. Auch eine neue Atomkatastrophe wäre durchaus möglich.

Von Japan geht es Richtung Griechenland, genauer zur Vulkaninsel Santorin. Hier entdeckten Wissenschaftler die verkohlten Überreste eines Zeitzeugen der Minoischen Eruption: Bruchus rufipes, ein Samenkäfer. Dieser wurde Opfer des Ausbruches und befand sich zur Zeit der Eruption in einem Topf voller Erbsen. Dieser Topf wurde jüngst in einer Ruine der unter Asche begrabenen Stadt Akrotiri ausgegraben. In dem Erbsentopf befanden sich nicht nur ein Käfer, sondern gleich 286 fertig entwickelte Insekten, sowie deren Laven und Eier.  Das sich die Samenkäfer nur in freier Umgebung vermehren und die Entwicklungszyklen der Insekten bekannt sind, lässt sich anhand der Eier und Laven in den Erbsen die Jahreszeit der Minoischen Eruption bestimmen: es geschah ein einem Tag im Frühsommer!

Neue unterseeische Vulkankette entdeckt

Wissenschaftler der Universität Bergen stellten eine neu entdeckte Vulkankette vor. Sie liegt im Nordatlantik zwischen Spitzbergen und Grönland. Auf einer Länge von 1500 km gibt es Hunderte Vulkane, von denen einige aktiv sind. Die Region in der sich die Vulkankette befindet wird als „Lokis Schloss“ bezeichnet und soll reiche Rohstoffvorkommen beherbergen. Zudem wurden mehr als 50 neue Arten entdeckt. Bei den Lebewesen handelt es sich überwiegend um Mikroorganismen. Jetzt wird diskutiert, ob das Gebiet unter Naturschutz gestellt werden soll, oder ob es zukünftig ausgebeutet wird. Rolf Birger Pedersen erforschte das Gebiet 16 Jahre lang, bevor er die Entdeckung nun publizierte.

Magma-Aufstieg und die „Autobahn der Hölle“

Forscher der Columbia-Universität in New York haben neue Erkenntnisse in Bezug auf den Magma-Aufstieg veröffentlicht. Unter der Leitung von Philipp Ruprecht fanden die Wissenschaftler heraus, dass Magma wesentlich schneller aufsteigen kann, als im Allgemeinen angenommen. Meistens sammelt sich das Magma in einer Magmakammer, die sich mehrere Kilometer tief unter dem Vulkan befindet. In dieser Magmakammer reift das Ursprungsmagma und ändert in Abhängigkeit von Druck und Temperatur seinen Chemismus. Steigt der Gasdruck im Inneren der Magmakammer kommt es zum Vulkanausbruch. Bisher ging man davon aus, dass das Magma Jahre braucht, bis es aus dem oberen Erdmantel bis in die Magmakammer migriert ist. Die Forscher der Columbia-Universität entdeckten nun, dass der Magma-Aufstieg über direkte Kanäle sehr viel schneller geschehen kann.

Sie untersuchten Lavaproben des Vulkans Irazu in Costa Rica, die zwischen 1963 und 1965 vom Vulkan gefördert wurden. Die Lavaproben enthalten Olivin-Kristalle in denen Spuren von elementaren Nickel vorkommen. Das Metall stammt aus dem Erdmantel und ist ein Indiz dafür, dass das Magma schnell aufgestiegen sein muss. Wäre es langsam aufgestiegen, dann wäre das Nickel direkt in die Kristallstruktur verschiedener Minerale eingebaut worden. Geochemiker Terry Plank erklärt: „Es muss dort einen Kanal vom Erdmantel bis zur Magma-Kammer geben. Wir nennen das gerne die Autobahn der Hölle.“

Nickel wurde ebenfalls in Lavaproben von Vulkanen der Cascaden-Range (USA), Kamtschatka und Mexiko entdeckt.

Diese Forschungsergebnisse decken sich mit den Erkenntnissen von Prof. Dr. Dingwell (TU München), der zusammen mit anderen Kollegen Lava des Chaiten in Chile untersuchte. Der Vulkan in Chile ist 2008 ohne größere Vorwarnung ausgebrochen. In diesen Lavaproben untersuchten die Forscher die Kristallisationsränder von Olivin-Kristallen und kamen zu dem erstaunlichen Ergebnis, dass das Magma in wenigen Stunden aufgestiegen sein musste.

Java: Neue Erkenntnisse über Schlammvulkan Sidoarjo

Seit dem 29. Mai 2006 ergießt sich eine unaufhaltbare Schlammflut über mehrere Dörfer im Nordosten Javas. Plötzlich entstand nahe der Stadt Surabaya ein Schlammvulkan: nahe einer Erdgas-Probebohrung bildete sich ein Krater aus dem eine 50 m hohe Schlammfontäne schoss. Der Schlamm hatte eine Temperatur von ca. 100 Grad. Bald begann ein Kegel um den Krater zu wachsen und der Schlammvulkan erhielt den Namen „Lumpur Sidoarjo“, oder kurz „Lusi“

In den ersten Jahren förderte der neu entstandene Schlammvulkan täglich über 100.000 Kubikmeter Schlamm. Mittlerweile reduzierte sich die Förderrate auf 10.000 Kubikmeter. Hinzu kommen große Mengen der klimaschädlichen Gase Methan und Kohlendioxid. Unaufhaltsam überrollte der Schlamm die Häuser mehrere Dörfer. 30.000 Menschen verloren ihre Heimat. Eiligst wurden Dämme um das Areal errichtet; heute kann man von den Kronen der Dämmen aus das riesige Areal überblicken und sieht nicht noch die Giebel einiger Häuser aus der grauen Ebene herausragen.

Das Schlammreservoir ist riesig. Noch bis 2037 soll der Matsch sprudeln. Bisher galt die Probebohrung als Auslöser des Desasters. Man hatte 21.000 Liter Bohrspülung in das 1275 m tiefe Bohrloch gepumpt und so den Druck im Erdinneren erhöht. Doch eigentlich ist es eine geringe Menge künstlich eingebrachter Flüssigkeit, betrachtet man die tägliche Förderrate. Kann eine so geringe Druckänderung tatsächlich die Katastrophe ausgelöst haben? Dieser Frage ging jüngst ein Forscherteam der Universität Bonn und der ETH Zürich nach. Das Team unter Leitung von Dr. Steven Miller untersuchte die Gesteinsformationen Ostjavas und fand heraus, dass sich über der Schicht mit festem Schlamm eine kuppelförmige geologische Struktur befindet, die aus Vulkangestein besteht. Diese nach unten gewölbte Gesteinskuppel hat in etwa die Form einer Parabol-Schüssel und könnte wie ein Reflektor wirken und Erdbebenwellen verstärken. Knapp 2 Tage vor dem Ausbruch des Schlammvulkans ereignete sich im 250 km entfernten Yogyakarta ein schweres Erdbeben der Magnitude 6,3. Diese Beben richtete nicht nur lokal große Schäden an, sondern verstärkte auch die Aktivität der Vulkane Merapi und Semeru. Letzterer ist gut 300 km von Yogyakarta entfernt. Modellrechnungen ergaben nun, dass dieses Beben auch zu der Schlamm-Eruption des Sidoarjo geführt haben könnte. Die Forscher erklären den Vorgang so:  „Die Erdstöße und Nachbeben schickten mehrere Wellenpulse nach Sidoarjo, die die instabile und ohnehin schon unter Druck stehende Schlammschicht mit jedem Puls weiter aufluden. Die Parabol-Formation der Deckschicht habe die Energie der Wellen weiter konzentriert. Als Folge stieg der Porendruck so weit, dass sich der Schlamm verflüssigte und in die angrenzende Verwerfungszone eindrang. Das setzte den Kollaps des gesamten instabilen Systems in Gang“.

Demnach verflüssigte sich die feste Schlammschicht erst durch die Erschütterungen der Erdbebenwellen, die durch die kuppelförmige Deckschicht verstärkt wurden. Ähnliche Prozesse wurden in der Vergangenheit oft bei starken Erdbeben beobachtet. In Christchurch auf Neuseeland kam es zur Boden-Liquefaktion. Damals fürchteten viele Anwohner einen bevorstehenden Vulkanausbruch, da sie dachten der warme Schlamm sei vulkanischen Ursprungs. Auf Java steht das Schlammreservoir durch die auflastenden Gesteinsmassen unter hohen hydrostatischen Druck, da es sich in relativ großer Tiefe befindet. Neu an der Theorie der Bonner Forschergruppe ist, dass Erdbebenwellen auf so großer Distanz den „Boden“ verflüssigen können.

Die Schlamm-Eruption wurde also wahrscheinlich nicht von Menschen verursacht, sondern ist eine Naturkatastrophe. Den Forschern lieferte sie zudem wertvolle Informationen wie Erdbeben hydrothermale Prozesse und sogar Vulkanausbrüche beeinflussen können.

Ein weiteres Forschungsergebnis deutscher Wissenschaftler (Tim Jennerjahn vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie) betrifft die Lebewelt im Fluss Porong und dem Küstengebiet in dem der Fluss mündet. Der Eintrag organischer Schwebestoffe hat sich durch Lusi verdoppelt. Mit fatalen Folgen für das maritime Ökosystem. Die Sauerstoffkonzentration im Wasser ging dramatisch zurück. Für viele Lebewesen wird es kritisch.

Neue Erkenntnisse zum Ausbruch der Campi Flegrei im Pleistozän

Eine internationale Forschungsgruppe, zu der auch Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für evolutionäre Anthropologie der Universität Bayreuth gehören, untersuchte vulkanische Ablagerungen einer großen Eruption der Campi Flegrei, die sich im Erdzeitalter Pleistozän (genauer Jungpleistozän) vor ca. 39.000 Jahren ereignete. Der Ausbruch hatte einen VEI zwischen 7 und 8 und gilt als die stärkste Eruption Europas in den letzten 200.000 Jahren. Eruptionen dieser Größenordnung werden populärwissenschaftlich als „Supervulkan-Eruptionen“ bezeichnet. Der Vulkanausbruch stieß zwischen 100 und 150 Kubikkilometer Tephra aus, welche sich im italienischen Kampanien meterhoch ablagerte. Es bildete sich eine Tuffschicht, die als „Kampanischer Ignimbrit“ bekannt geworden ist. Genau genommen ist ein Ignimbrit ein vulkanisches Gestein, das aus Ablagerungen pyroklastischer Dichteströme entsteht. Diese dürften bei der Supervulkan-Eruption große Strecken zurück gelegt haben, doch irgendwo geht der Ignimbrit in einen Tuff über, der aus normaler Tephra besteht. Die Vulkanasche stieg bis weit in die Stratosphäre auf und verteilte sich mit den Höhenwinden über weite Teile Osteuropas und Nordafrikas. Nachgewiesen wurden die Ablagerungen bisher im östlichen Mittelmeerraum und im russischen Tiefland. Auf den 1500 Kilometern zwischen den beiden Fundstellen hingegen fehlte bisher der Nachweis entsprechender Ablagerungen. Computermodelle berechneten für diesen Raum eine Ablagerungsmächtigkeit von 5 – 10 cm. Neue Ausgrabungen des Forscherteams vom MPI (unter der Leitung von Dr. Kathryn Fitzsimmons) haben bei Urluia in Rumänien nun eine Tuffschicht freigelegt die bis zu 1 Meter mächtig ist. Chemische Analysen beweisen, dass es sich bei dem Tuff eindeutig um Material handelt, dass vor 39.000 Jahren vom Calderavulkan der Campi Flegrei gefördert wurde und sich sehr schnell ablagerte. Die neuen Funde legen nun die Vermutung nahe, dass der Supervulkan-Ausbruch noch weitaus dramatischer gewesen sein muss, als bisher angenommen.

Das Jungpleistozän wurde durch die Würm-Eiszeit dominiert, es gab allerdings auch einige Wärmeperioden. Der Supervulkan-Ausbruch der Campi Flegrei bedingte  eine deutliche Abkühlung der globalen Temperaturen. Einer Theorie zufolge könnte dieses Ereignis sogar das Aussterben des Neandertalers eingeleitet, oder mit verursacht haben.

Welche Schlussfolgerungen ergeben sich aus diesen Erkenntnissen für Mitteleuropa und speziell für Deutschland? Sollte es noch einmal zu einem Ausbruch dieser Stärke kommen, wäre nicht nur das unmittelbare Umland des Großraums Neapel betroffen. In Abhängigkeit von Windrichtung und Luftströmungen in den oberen Atmosphärenschichten, könnte es auch in Deutschland zu einer Katastrophe unvorstellbaren Ausmaßes kommen. Selbst ein Vulkanausbruch, der um den Faktor 10 geringer ist, als der Beschriebene, könnte sich auf Mitteleuropa und Deutschland stark auswirken. Der Katastrophenschutz in Deutschland hat für so ein Ereignis keinen Notfallplan.

Wenn selbst ein moderater Ausbruch wie der des Eyjafjallajökull den Flugverkehr über Europa zum Erliegen bringen konnte, würde so massiver Aschefallout wie vor 39.000 Jahren das öffentliche Leben zum erliegen bringen. Wahrscheinlich würde schon die Versorgung der Bevölkerung mit den lebenswichtigsten Gütern scheitern. Die Stromnetzte würden kollabieren und damit sogar die Wasserversorgung.

Allerdings ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich ein ähnlich starker Ausbruch der Campi Flegrei in absehbarer Zeit widerholt. Zwar zeigt der Calderavulkan in den letzten Monaten Zeichen für magmatische Aktivität im Untergrund, allerdings ist es noch völlig unklar, ob es zu einem Vulkanausbruch kommen wird. Viele Experten sind der Meinung, dass ein neuerlicher Vulkanausbruch eher ein kleinerer sein wird, wie es ihn in der Caldera zuletzt 1158 und 1538 gegeben hat. Für die Menschen in der Umgebung des Vulkans bestimmt eine Katastrophe, global gesehen aber nur ein Ausbruch von vielen.

Quelle: Pressemitteilung des MPI

Vulkane und Klima: Vulkanausbrüche wirken Klimaerwärmung entgegen

Forscher der University of Colorado haben im „Geophysical Research Letters” einen Bericht ihrer neusten Forschungsergebnisse veröffentlicht. Schon seit längerem ist bekannt, dass große Vulkanausbrüche wie der des Pinatubo im Jahr 1991 das Klima beeinflussen können. Aschepartikel und Schwefel-Aerosole gelangen in die Stratosphäre und reflektieren einen Teil der UV-Strahlung. Das bewirkt einen globalen Temperaturrückgang. Neu ist der Effekt, den alltägliche Vulkanausbrüche auf das Klima haben sollen. Die Schwefelmenge, die von ihnen in die Atmosphäre gepustet wird, hat einen ähnlichen Effekt. Der neuen Studie zufolge, müsste die globale, vom Menschen verursachte Klimaerwärmung um ein Viertel höher sein, als sie es tatsächlich ist. Bisher ging man davon aus, dass gestiegene Schwefelemissionen der Schwellenländer die globale Klimaerwärmung bremste. Computersimulationen  zeigen nun, dass die Vulkane dafür verantwortlich sein könnten.

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