Studie am Ontake lieferte neue Methode für Prognose von Vulkanausbrüchen – Variation der Scherwellenaufspaltung liefert Warnhinweis
Für Menschen, die in der Nähe aktiver Vulkane leben, sind zuverlässig funktionierende Frühwarnsysteme essentiell. Doch noch immer ist es schwierig jeden Vulkanausbruch vorherzusagen, besonders, da es manchmal zu Eruptionen kommt, die keine der üblichen Warnsignale aussenden und die Menschen überraschen. Ein Forschungsteam der Universität Oxford hat nun einen vielversprechenden Ansatz entwickelt, um bevorstehende Ausbrüche besser vorhersagen zu können, die durch die üblichen Raster fallen.
Als es im September 2014 zu einer unerwarteten Eruption des japanischen Vulkans Ontake kam, war das Entsetzen groß: 36 Menschen – überwiegend Wanderer, Pilger und Skifahrer, die am Vulkan unterwegs waren – starben, zahlreiche Personen erlitten Verletzungen. Offiziellen Angaben zufolge soll es sich um eine phreatische Eruption gehandelt haben, die entgegen allen Regeln der Vulkanologie nicht nur Vulkanasche über 10 Kilometer hat aufsteigen lassen, sondern auch einen über 3 Kilometer langen pyroklastischen Strom hervorbrachte. Aufgrund dieser Katastrophe und der offenbar fehlenden Anzeichen einer bevorstehenden Eruption wählten Wissenschaftler der Universität Oxford den Ontake als Studienobjekt aus. Ein weiterer Grund hierfür war der Umstand, dass es bereits im Jahr 2007 eine kleinere Eruption gegeben hatte und man so Vergleichswerte hatte.
Das Forscherteam um Professor Mike Kendall stellte die Theorie auf, dass aufsteigendes Magma Spannungen im umgebenden Gestein erzeugt, die sich auf Brüche und Verwerfungen auswirken. Diese Veränderungen zeigen sich in der sogenannten seismischen Anisotropie – also der richtungsabhängigen Ausbreitung von Erdbebenwellen. Die durch das Magma verursachten Spannungen führen dazu, dass sich Risse und Brüche im Gestein verändern, was die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Scherwellen beeinflusst. Dabei kann es zur Scherwellenaufspaltung kommen, insbesondere wenn sich Risse öffnen und schließen. Werden diese Veränderungen in den seismischen Signalen regelmäßig erfasst, könnten sie Hinweise darauf liefern, ob ein Ausbruch bevorsteht – und wie heftig dieser ausfallen könnte.
Die erneute Analyse der seismischen Daten vom Ontake zeigte, dass es während des ersten Ausbruchs keine größeren Veränderungen im seismischen Signal gab, aber kurz vor der Eruption von 2014 verdoppelte sich die Scherwellenaufspaltung. Die Forschenden schließen daraus, dass dieses Signal ein wertvoller Frühindikator zur Erkennung von sich anbahnenden Vulkanausbrüchen sein könnte.
Die Methode soll künftig auch bei anderen Vulkanen getestet werden. Ihr großer Vorteil: Sie könnte nicht nur rechtzeitig vor einem Ausbruch warnen, sondern auch helfen, dessen mögliche Heftigkeit einzuschätzen – ein wichtiger Schritt, um Leben besser zu schützen.
Meiner Meinung nach belegt die Studie auch, dass es sich bei der Ontake-Eruption von 2014 nicht um einen phreatischen Ausbruch gehandelt hat, sondern um einen phreatomagmatischen oder um einen, der von magmatischen Gasen getriggert wurde. Denn wenn Spannungen durch aufsteigendes Magma zur Bildung von Verwerfungen und Rissen führte, die Variationen in den Scherwellen auslösten, dann gab es wahrscheinlich auch einen Ausstoß frischer Lava. Bei phreatischen Eruptionen werden die Explosionen von schlagartig verdampftem Wasser ausgelöst, das allein aufgrund eines hohen geothermischen Gradienten vaporisiert, ohne dass es zum Kontakt mit der Schmelze kommt. Doch diese Eruptionen sind für gewöhnlich deutlich schwächer, als es 2014 der Fall gewesen war. Meiner Beobachtung nach werden magmatische Eruptionen oft als phreatisch bezeichnet, wenn sie plötzlich und ohne Vorwarnung auftraten oder diese Vorwarnungen von den Vulkanologen verschlafen wurden. (Quelle: https://seismica.library.mcgill.ca/article/view/1101)