Eine Transformstörung (engl.: strike-slip fault) trennt 2 tektonische Kontinentalplatten voneinander. Entlang der Störungszone verschieben sich die Platten seitwärts. Sie ist das größere Pendant zu einer Blattverschiebung (Transversalverschiebung), die eine lokale Störung in einer Platte darstellt. Das Bewegungsprinzip ist bei Transformstörung und Blattverschiebung identisch: Die Erdkruste verschiebt sich entlang einer senkrecht verlaufenden Fläche horizontal.
Man unterscheidet in sinistrale (linkshändige) und dextrale (rechtshändige) Bewegungsrichtung. Zur Ermittlung der Bewegungsrichtung wird der Bewegungssinn der Platte herangezogen, auf die der Betrachter nicht steht.
Erdbeben an Transformstörungen
Die Bewegungen entlang von Störungszonen laufen in den seltensten Fällen gleichmäßig ab. Obwohl die Kräfte auf die Platten konstant wirken, verhindert die Reibung entlang der Gesteinsflächen gleichförmige Bewegungen. Stattdessen verhaken die Platten und es bauen sich Spannungen auf, die so lange größer werden, bis sich die verharkten Platten mit einem Ruck lösen. Diesen Ruck nehmen wir als Erdbeben wahr.
Bekannte Transformstörungen
Zwei große Transformstörungen spielen gerade unter dem Aspekt der Erdbeben eine große Rolle im Weltgeschehen: die San-Andreas-Verwerfung und die Nordanatolische Verwerfung. Beide sind für eine Reihe katastrophaler Erdbeben verantwortlich und an beiden werden künftig weitere zerstörerische Starkbeben erwartet.
Die San-Andreas-Fault liegt im US-Bundesstaat Kalifornien und trennt die Pazifische Platte vom Nordamerikanischen Kontinent. Bei ihr handelt es sich um eine dextrale Transformstörung, die fast 1300 km lang ist. Das wohl bekannteste Erdbeben an dieser Störungszone ereignete sich im Jahr 1906: Ein Erdstoß der Magnitude 7,6 zerstörte San Francisco. Seitdem wartet man auf ein neues „Big One“.
Die Nordanatolische Verwerfung liegt in der Türkei und trennt die Anatolische Platte von Eurasien. Auch sie ist rechtshändig und gut 1200 km lang. Sie verläuft in etwa parallel zur Küste des Schwarzen Meeres, passiert das Marmarameer und mündet in die Ägäis. Auf der Störungszone liegen die Metropolen Izmit und Istanbul. Eines der jüngsten Starkbeben ereignete sich 1999 und hatte eine Magnitude von 7,6. Es forderte 18.000 Menschenleben und legte die Stadt Gölcük in Trümmern. Es wird befürchtet, dass Istanbul ein ähnliches Schicksal droht.
Eine sehr schöne Blattverschiebung findet sich in China. Entlang der Piqiang Fault wird ein ganzer Höhenzug sinistral versetzt. Die devonischen und silurischen Sedimentgesteine sind um gut 2 km verschoben worden.
Diese wunderbare Störungszone liegt südlich der Tien-Shan-Berge, im Nordwesten der Provinz Xinjiang. Dort sind Gesteinsschichten aus mehreren Erdzeitaltern aufgeschlossen.
Als Tremor bezeichnet man eine besondere Art vulkanisch bedingter Erdbeben. Sie sind von geringer Magnitude und äußern sich als ein beständiges Zittern des Erdbodens. Tremor wird direkt von den Bewegungen magmatischer Fluide im Untergrund ausgelöst. In der Vulkanologie dient Tremor als Indikator für Magmenaufstieg. Da praktisch jeder Vulkan vor einer größeren explosiven Eruption vulkanischen Tremor erzeugt, gilt er als einer der wichtigsten Frühwarnparameter eines unmittelbar bevorstehenden Ausbruchs. Je näher der Ausbruch rückt, desto stärker wird der Tremor. Aber nicht jeder Vulkan, der Tremor erzeugt, muss auch tatsächlich eruptieren. Manchmal bleibt das Magma trotzdem noch in der Erdkruste stecken, obwohl schon Tremor eingesetzt hat.
Tremor entwickelt sich für gewöhnlich aus Niederfrequenz-Erdbeben mit langen Perioden. Sie folgen immer schneller aufeinander, bis es zu einer durchgehenden Tremorphase kommt.
Im Allgemeinen treten Schwingungen mit einer Frequenz zwischen 1 und 5 Hertz (Hz) auf. In der Literatur jüngeren Datums geht man von einem Frequenzband zwischen 0,5 und 7 Hz aus. Vor der Eruption schwingt der Tremor mit Frequenzen zwischen 0,5 und 2 Hertz. Während der Eruption tauchen Frequenzen zwischen 1 und 7 Hz auf. Es wurden aber auch deutlich höhere Frequenzen bis 20 Hz beobachtet.
Magmawackeln verursacht Tremor
Vulkanologen sind erstaunt darüber, dass sich der Tremor praktisch an allen Vulkanen gleich verhält, obwohl es viele Unterschiede in den Fördersystemen der Vulkane gibt. Diese Unterschiede sollten eigentlich auch den Tremor beeinflussen, was aber offensichtlich nicht der Fall ist. Erst vor wenigen Jahren lieferten Wissenschaftler der Universität von British Columbia eine Erklärung dazu. Sie erstellten ein mathematisches Modell, nach dem der Tremor durch eine Interaktion von aufsteigendem Magma mit Gas ausgelöst wird. Das Magma soll demnach von einer Gashülle umgeben sein, die das Magma zum Wackeln bringt. Das wackelnde Magma sendet die Vibrationen aus, die die Seismografen als Tremor registrieren. Verwandte Artikel zum Vertiefen des Themas:
Ein Tsunami ist eine gefürchtete Riesenwelle, die ein großes zerstörerisches Potenzial aufweist. Tsunami ist ein Begriff aus dem Japanischen und bedeutet „Hafenwelle“. Sie baut sich erst im flachen Wasser zur vollen Höhe auf und kann sich kilometerweit ins Landesinnere schieben. Dort richtet sie große Zerstörungen an. Tsunamis entstehen zu 90% durch Erdbeben unter dem Meeresboden: Wenn sich der Meeresboden explosionsartig vertikal verschiebt, kann eine Welle angeregt werden. Dazu sind Erdbeben mit Magnituden größer als 7 notwendig, sowie ein flaches Hypozentrum. Aber nicht bei jedem starken Erdbeben kommt es zu einem vertikalen Versatz des Meeresbodens. Zudem können Tsunamis durch submarine Hangrutschungen generiert werden oder wenn große Massen ins Meer eingebracht werden. Dies kann bei Vulkanausbrüchen geschehen, meistens in Verbindung mit dem (partiellen) Kollaps vulkanischer Strukturen. Ein normaler Bergsturz, bei dem die Gesteinsmassen ins Wasser krachen, kann ebenfalls einen Tsunami auslösen.
Das Besondere an einem Tsunami ist, dass er in tiefem Wasser keine hohen Wellenberge aufbaut und selten Wellen erzeugt, die höher als 1 m sind. Dafür ist die Wellenlänge sehr groß und kann viele Kilometer betragen. Bei Tsunami-Wellen handelt es sich um Scherwellen mit der Charakteristik von Flachwasserwellen. Selbst im tiefen Ozean bewegt sich die gesamte Wassersäule bis zum Grund des Ozeans.
Tsunamis breiten sich sehr schnell aus und können bis zu 800 km/h schnell werden. Damit sind sie in etwa so schnell wie ein Passagierflugzeug und können binnen weniger Stunden ganze Ozeane durchqueren.
Welche Warnzeichen eines herannahenden Tsunamis gibt es?
Wenn man sich weit vom Erdbebenzentrum entfernt befindet, wohl möglich sogar auf einem anderen Kontinent, spürt man das auslösende Erdbeben nicht. Wenn man dann auch keine Medien konsumiert, ist man wahrscheinlich ahnungslos, dass sich eine Katastrophe anbahnt. Befindet man sich an der Küste mit Blick aufs Meer, kann es trotzdem eine Warnung geben: Wenn sich das Meer plötzlich weit zurückzieht, sollte man anfangen, so schnell wie möglich höher gelegenes Gelände aufzusuchen. Notfalls auf das Dach eines stabilen Gebäudes aus Beton fliehen. Dabei sollte man mindestens die 5–6 Stockwerke erreichen.
Einer der bekanntesten und katastrophalsten Tsunamis dürfte jener vom 26. Dezember 2004 sein, der durch ein Erdbeben der Magnitude 9,3 bei Sumatra ausgelöst wurde. In der Folge entstanden mehrere Wellen, die quer durch den Indischen Ozean reisten. In 8 asiatischen Ländern und an der Küste Ostafrikas starben mindestens 231.000 Menschen. Es war eine der folgenschwersten Naturkatastrophen der Neuzeit und galt als Jahrhundert-Ereignis.
Nur wenige Jahre später –am 11. März 2011– gab es eine ähnliche Katastrophe in Japan. Das Tōhoku-Erdbeben mit der Magnitude 9,0 verursachte Tsunamis an der Ostküste Japans. In der Folge starben nicht nur Menschen, sondern das Atomkraftwerk von Fukushima havarierte und es kam zur Kernschmelze. Nach behördlichen Angaben gab es 15.844 Tote und 3.450 Vermisste.
Tsunamis, die durch Vulkankatastrophen verursacht wurden, ereigneten sich gleich 2 Mal am indonesischen Inselvulkan Krakatau. Die erste Tragödie spielte sich 1883 ab. Mindestens 36.000 Menschen starben in den Wellen, als der Inselvulkan infolge starker Eruptionen kollabierte. Eine kleinere Katastrophe spielte sich am 22. Dezember 2018 ab, als Anak Krakatau dem Beispiel des ursprünglichen Vulkans folgte. In einem vergleichsweise kleinen Tsunami kamen 439 Menschen um.
„Tube“ ist ein Begriff aus dem Englischen und bedeutet in unserem Fall „Röhre“ bzw. „Tunnel“. Solche Lavatunnel können sich an Vulkanen bilden, wenn ein Lavastrom an der Oberfläche erstarrt, darunter aber weiterfließt. Die Lava fließt dann durch eine Tube. Die erstarrte Schicht des Deckels bzw. Daches isoliert den Lavastrom vor weiterer Abkühlung. Daher kann ein Lavastrom in einer Tube große Entfernungen zurücklegen. Auf Hawaii fließen die Lavaströme in diesen Tubes bis zu 12 km und münden dann ins Meer. Wenn die Eruption endet und die Lava abgelaufen ist, dann kann ein Tunnel im Lavafeld zurückbleiben.
Auf Hawaii zählt die Thurston Lava Tube zu den bekanntesten Lavahöhlen. Die polynesischen Ureinwohner Hawaiis nannten sie „Nahuku“. Die Tube entstand bei einem Ausbruch des Kilaueas vor gut 500 Jahren und ist auf einer Länge von 180 m begehbar.
Die Insel Lanzarote ist bekannt für diese Tubes, die oft erschlossen wurden und zu besichtigen sind. Bei manchen Tubes sind die Tunneldecken eingestürzt und es blieben quasi Schluchten zurück. Auf Lanzarote baute man dort Häuser hinein, die wegen ihrer besonderen Architektur als künstlerische Bauwerke beliebte Touristenziele sind. Die wohl größte Lavahöhle auf Lanzarote ist die Cueva de los Verdes: Sie hat eine Länge von 7 km. Im unteren Teil befindet sich die Jameos de Agua, die vom Architekten und Künstler César Manrique gestaltet wurde.
Am Ätna ist die Grotta di Gela berühmt, weil sich dort bis weit in den Sommer hinein ein dicker Eispanzer hält. Im Winter ist die Grotte, bei der es sich um eine Tube handelt, fast komplett zugefroren. Angeblich wurde das Eis früher genutzt, um daraus Fruchteis herzustellen. Ein natürlicher Kühlschrank, in dem sich indirekt Feuer und Eis begegnen. Bei der Eruption von 1999 flossen mehrere Lavaströme in Tubes. Durch ein eingestürztes Dach konnte ich filmen, wie die Lava darunter floss. Natürlich nicht, ohne heiße Füße zu bekommen.
Umbrella Clouds (Regenschirmwolken) erinnern an einen aufgespannten Regenschirm. In Berichten über Vulkane kommt der Begriff Umbrella Cloud oft im Zusammenhang mit zwei sehr unterschiedlichen Wolkenformen vor, überwiegend natürlich in der englischsprachigen Literatur. Zum einen werden bestimmte Eruptionswolken in Form eines aufgespannten Regenschirms als Umbrella Clouds bezeichnet. Zum anderen kann es sich dabei auch um spezielle meteorologische Wolkenformen handeln. Beide Wolkenarten konnte ich bereits am Ätna auf Sizilien beobachten.
Gelegentlich werden hoch aufsteigende Eruptionswolken als Regenschirmwolken bezeichnet, doch eigentlich handelt es sich hierbei um Eruptionswolken plinianischer Eruptionen. Diese Umbrella Clouds bilden sich, wenn bei einem Vulkanausbruch große Mengen an vulkanischer Asche und Gasen in die Atmosphäre geschleudert werden und sich dann in der Höhe ausbreiten. Diese geschieht normalerweise entlang der atmosphärischen Grenzschicht zur Stratosphäre. Diese Wolken können sich über große Entfernungen erstrecken und haben erhebliche Auswirkungen auf das Klima und den Luftverkehr. Die Asche in diesen Wolken kann dazu führen, dass Flugzeuge in der Nähe von Vulkanen gezwungen sind, den Luftraum zu meiden und Umwege zu fliegen.
Als Umbrella Clouds werden meteorologische Wolken bezeichnet, die auf dem Gipfel eines Vulkans sitzen oder knapp über diesem schweben. Hierbei handelt es sich um Wolken mit dem lateinischen Fachbegriff Lenticularis. Dieser Fachbegriff rührt von der Linsenform dieser Wolken her und wurde zu einer Zeit geprägt, als es noch eine Regenschirme gab. Lenticularis kommen nicht nur an Vulkanen vor, sondern können sich auch über normale Berge bilden. Hierbei handelt es sich um stationäre Wolken, die sich meist in der Troposphäre bilden, typischerweise parallel zur Windrichtung. Am Ätna erscheinen sie oft an einem ansonsten wolkenlosen Himmel und kündigen oft ein Sturmtief an. Für mich ein Zeichen, den Gipfelbereich zu verlassen und eine sturmfeste Behausung aufzusuchen.
Entstehung und Bedeutung von Unterwasservulkanen und ihren Eruptionen anhand aktueller Beispiele
Unterwasservulkane (auch submarine Vulkane oder Seamounts genannt) sind Vulkane, deren Ausbrüche unterhalb der Meeresoberfläche stattfinden, wobei erst kürzlich aufgetauchte Vulkaninseln oft als submarine Vulkane angesehen werden. Zu bedenken ist, dass jeder Inselvulkan einst unter Wasser zu eruptieren begann, bis er so groß geworden ist, dass seine Spitze über dem Meeresspiegel reicht. Unterwasservulkane stellen die häufigste Vulkanform auf der Erde dar, bleiben jedoch weitgehend unsichtbar, da sie sich in schwer zugänglichen Tiefen der Ozeane befinden. Trotz ihrer „Unsichtbarkeit“ spielen sie eine zentrale Rolle in der geologischen Entwicklung der Erde, insbesondere bei der Bildung neuer ozeanischer Kruste.
Entstehung und Verbreitung
Unterwasservulkane entstehen vor allem an drei tektonischen Strukturen: mittelozeanischen Rücken, Subduktionszonen und Hotspots. An mittelozeanischen Rücken, wie dem Mittelatlantischen Rücken, driften tektonische Platten auseinander. Magma steigt aus dem Erdmantel auf und erstarrt, wodurch neue ozeanische Kruste entsteht. Dabei bilden sich untermeerische Gebirgszüge, die oft tausende Kilometer lang sind.
In Subduktionszonen hingegen taucht eine ozeanische Platte unter eine andere ab. Dabei schmilzt Material teilweise auf und führt zu Vulkanismus, der sowohl unter Wasser als auch auf Inselbögen auftreten kann. Die Inselbögen bilden sich hinter der Subduktionszone. Eine Sonderform stellen „Petit Spots“ dar, die vor den Tiefseegräben der Subduktionszonen entstehen.
Hotspots sind stationäre Magmaplumes im Erdmantel, die unabhängig von Plattengrenzen Vulkanismus erzeugen, wie etwa im Hawaii-System. Magma aus dem Erdmantel brennt sich dabei einen Weg durch die Erdkruste, was besonders häufig in den Ozeanen passiert. Es bildet sich eine Vulkankette, von denen immer nur die jüngsten Vulkane aktiv sind.
Charakteristische Eigenschaften
Ein entscheidender Faktor für das Verhalten submariner Eruptionen ist der Wasserdruck. In großen Tiefen verhindert der hohe Druck das explosive Entweichen von Gasen, wodurch Lava häufig ruhig austritt und schnell erstarrt. Dabei entstehen typische „Kissenlaven“ (pillow lava), die charakteristisch für submarine Vulkaneruptionen sind. Bei explosiven Unterwassereruptionen können auch große Mengen Bimsstein entstehen, die aufschwimmen und auf dem Wasser Bimssteinteppiche bilden, die für die Schifffahrt gefährlich sind. Oft entstehen im Zusammenhang mit diesen Eruptionen Wasserverfärbungen und Dampfentwicklungen.
In geringeren Tiefen oder bei flachen submarinen Vulkanen kann es hingegen zu explosiven Reaktionen zwischen Magma und Wasser kommen. Diese sogenannten phreatomagmatischen Explosionen können äußerst energiereich sein und sogar Tsunamis auslösen.
Durchstoßen Tephra und Vulkanasche in starken Explosionen die Wasseroberfläche, spricht man von surtseyanischen Eruptionen.
Unterwasservulkane sind maßgeblich an der Plattentektonik beteiligt, da sie kontinuierlich neue ozeanische Lithosphäre erzeugen. Zudem bilden sie hydrothermale Systeme, sogenannte „Black Smoker“, die heiße, mineralreiche Flüssigkeiten in den Ozean abgeben. Diese Systeme gelten als mögliche Orte der Entstehung frühen Lebens auf der Erde.
Die Erforschung submariner Vulkane ist technisch anspruchsvoll. Moderne Methoden umfassen seismische Messnetze, autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) und ferngesteuerte Tauchroboter (ROVs). Trotz dieser Fortschritte bleibt ein großer Teil submariner Vulkanaktivität unentdeckt, da viele Eruptionen in großer Tiefe und ohne direkte Oberflächensignale stattfinden.
Bedeutende Beispiele von Unterwasservulkanen
Ein gut untersuchter Unterwasservulkan ist der Axial Seamount im Nordostpazifik, der regelmäßig eruptiert und umfassend überwacht wird. Ebenso bekannt ist der Kick ’em Jenny in der Karibik, der aufgrund seiner Nähe zu bewohnten Gebieten besondere Aufmerksamkeit erhält. Viele Unterwasservulkane gibt es entlang des Kermadecgrabens nördlich von Neuseeland. Hier liegt z.B. der Havre-Seamount.
Hunga Tonga–Hunga Haʻapai (Tonga 2022)
Tonga
Ein besonders bedeutendes Ereignis war die Eruption des Vulkans Hunga Tonga–Hunga Haʻapai im Januar 2022, Hunga Tonga–Hunga Haʻapai Eruption 2022. Dieser submarine Vulkan im Südpazifik verursachte eine der stärksten jemals gemessenen vulkanischen Explosionen der modernen Beobachtungsgeschichte.
Die Eruption war außergewöhnlich, da sie eine enorme Menge Meerwasser in das Magmasystem einbezog. Dies führte zu extrem intensiven phreatomagmatischen Explosionen. Die Eruptionssäule erreichte Höhen von bis zu etwa 50–58 Kilometern und durchbrach damit die Stratosphäre deutlich. Zusätzlich erzeugte die Explosion eine globale Druckwelle, die mehrfach um die Erde lief und weltweit messbar war.
Besonders bemerkenswert war die Entstehung eines großflächigen Tsunamis, der nicht primär durch ein Erdbeben, sondern durch die explosive Verdrängung von Wassermassen ausgelöst wurde. Zudem wurde eine erhebliche Menge Wasserdampf in die Stratosphäre eingebracht, was potenzielle Auswirkungen auf das Klimasystem hatte.
Die Hunga-Tonga-Eruption gilt heute als Schlüsselereignis für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Vulkanismus, Ozeanen und Atmosphäre.
Unterwasservulkan-Eruption in der Bismarcksee (Papua-Neuguinea 2026)
Papua Neuguinea
In der Bismarcksee vor Papua-Neuguinea ist zum Zeitpunkt des Erscheinens dieses Artikels eine aktive submarine Eruption im Gange, die erst im Mai 2026 durch Satelliten- und Aschewolkenanalysen entdeckt wurde. Hinweise deuten darauf hin, dass ein bislang kaum dokumentiertes vulkanisches System in etwa 500–1300 m Wassertiefe aktiv geworden ist, das auf der Naht zwischen der Nördlichen und der Südlichen Bismarckplatte liegt. Beobachtet wurden mehrere Kilometer hohe Dampfsäulen sowie großflächige Wasserverfärbungen und Bimssteinteppiche von mehreren Kilometern Ausdehnung, die typisch für explosive Aktivität unter Wasser sind. Der Ausbruch steht in Zusammenhang mit seismischen Schwärmen entlang einer tektonisch komplexen Übergangszone zwischen Transform- und Spreizungsstrukturen der Bismarck-Platte und könnte bereits seit dem 8.–9. Mai andauern.
Fazit
Unterwasservulkane sind ein zentraler Bestandteil der Erdgeologie. Sie formen den Ozeanboden, beeinflussen globale Stoffkreisläufe und können unter bestimmten Bedingungen extreme Naturereignisse auslösen. Ereignisse wie die Hunga-Tonga-Eruption zeigen, dass submarine Vulkanismusprozesse nicht nur lokale, sondern auch globale Auswirkungen haben können.
Der Vulkanexplosivitätsindex – kurz VEI – klassifiziert die Stärke von explosiven Eruptionen und stellt eine Skala zur Verfügung, mit deren Hilfe sich die Eruptionen einordnen und vergleichen lassen. Die Skala reicht von 0 bis 8 und basiert auf einem Logarithmus mit dem Faktor 10. Ab der Stufe 2 verstärkt sich der Ausbruch zu jeder nächsthöheren Stufe um das Zehnfache. Von der Stufe 0 auf 1 beträgt der Faktor 100. Das liegt daran, dass Eruptionen mit einem VEI 0 rein effusiv sind und keine Explosionen erzeugen.
Der VEI berücksichtigt als maßgebliche Kriterien die Höhe der Eruptionswolke sowie das geförderte Tephra-Volumen. Darüber hinaus wird vielfach versucht, dem VEI verschiedene Eruptionsarten zuzuordnen und die Häufigkeit entsprechender Ereignisse tabellarisch aufzuführen.
Eruptionen mit einem VEI 7 und 8 werden umgangssprachlich auch als Supervulkan-Eruptionen bezeichnet. Sie sind sehr selten und fanden noch nicht zu historischen Zeiten statt. Überlieferungen und Beschreibungen dieser größtmöglichen Vulkanausbrüche gibt es nicht. Dass es sie gibt, wird nur aus den geologischen Spuren gefolgert, die sie hinterlassen haben. Natürlich liegt es in der Natur des Menschen, gerade solche Ereignisse in den Fokus zu rücken, die globale Katastrophen auslösen können. Doch dass sich so eine Supervulkaneruption in den nächsten Jahrhunderten ereignen wird, ist sehr unwahrscheinlich.
Die stärksten von Menschen dokumentierten Ausbrüche brachten es auf einen VEI 6. Das jüngste Beispiel ist hier der Ausbruch des Mount Pinatubo im Jahr 1991. Zehn Jahre zuvor manifestierte sich die Eruption am Mount St. Helens. Sie brachte es auf einen VEI 5. Beide Events waren katastrophal, richteten große regionale Zerstörungen an und forderten Todesopfer. Die Mehrzahl historischer Eruptionen, die Zerstörungen anrichteten, hatte einen VEI 4 oder VEI 3. Schwächere Ausbrüche sind fast an der Tagesordnung und richten nur in Ausnahmefällen Zerstörungen an. Anders sieht es mit Eruptionen von einem VEI 0 aus. Bei diesen effusiven Vulkanausbrüchen können Lavaströme entstehen, die enorme Schäden an der Infrastruktur verursachen können. Menschen können sich allerdings meistens vor ihnen in Sicherheit bringen. Es gibt auch Mischformen, bei denen ein Vulkan effusiv und explosiv eruptiert. Wenn man aufgrund recht geringer Explosivität denkt, einen harmlosen Vulkanausbruch vor sich zu haben, kann man die effusive Komponente unterschätzen.
Die Viskosität ist ein Maß für die Zähigkeit von Fluiden (Flüssigkeiten, Gas). Im Zusammenhang mit der Vulkanologie gibt die Viskosität die Zähigkeit von Lava (oder Magma) an. Ist die Lava niedrigviskos, dann ist sie dünnflüssig und fließt schnell. Ist sie hochviskos, dann ist die Lava zähflüssig und Lavaströme fließen langsam. Im Extremfall bilden sich Lavadome.
Die Viskosität des Magmas hat maßgeblichen Einfluss darauf, ob ein Vulkan explosiv oder effusiv eruptiert. Ein weiterer entscheidender Faktor dafür ist der Gasgehalt der Schmelze. Es gelten die Faustregeln:
Je dünnflüssiger das Magma ist, desto weniger Gas kann sich ansammeln. Die resultierenden Eruptionen sind meistens effusiv. Es werden Lavaseen und Lavaströme gefördert. Ist in einer niedrigviskosen Schmelze viel Gas enthalten, kommt es zur Bildung von Lavafontänen.
Hat das Magma eine moderate bis hohe Viskosität und ist relativ gasarm, dann treten Lavadome auf. Es können auch kurze, hochviskose Lavaströme entstehen. Es werden pyroklastische Ströme generiert, wenn Teile eines Doms kollabieren. Ein Lavadom verstopft den Förderschlot, daher kann sich unter ihm ein hoher Gasdruck aufbauen.
Je zähflüssiger das Magma ist, desto mehr Gas kann sich ansammeln. Die Wahrscheinlichkeit einer explosiven Eruption steigt. Es werden hoch aufsteigende Aschewolken gefördert.
Die Viskosität von Lava hängt von verschiedenen Faktoren ab: Temperatur, Chemismus und Rheologie bzw. dem Grad der Kristallisation. Je mehr Kristalle eine Schmelze enthält, desto zähflüssiger wird sie. Kristalle bilden sich mit der Temperaturabnahme des Magmas. Die Kristallisation kann schon in der Magmakammer beginnen und schreitet nach der Eruption der Lava schnell fort und dauert so lange, bis sie komplett erstarrt ist. Wie schnell letztendlich ein Lavastrom fließt, ist auch von der Hangneigung des Vulkans abhängig.
Der Kehrwert der Viskosität ist die Fluidität, also die Fließfähigkeit eines Fluids.
Das Volcanic Ash Advisory Center (VAAC) (auf Deutsch: Beratungszentrum für Vulkanasche) ist für die Koordinierung und Verbreitung von Informationen über vulkanische Aschewolken in der Atmosphäre verantwortlich. Die Wolken aus Vulkanasche können hoch aufsteigen und die Luftfahrt gefährden. Daher bringt das VAAC entsprechende Warnungen heraus. Diese Warnungen sind unter dem Kürzel VONA bekannt. Sie entstehen in Expertengruppen durch die fachkundige Analyse von Satellitenbeobachtungen, Boden- und Pilotenmeldungen und die Interpretation von Asche-Ausbreitungsmodellen.
Im Jahr 2020 gibt es weltweit neun Beratungszentren für Vulkanasche, die sich jeweils auf eine bestimmte geographische Region konzentrieren. Diese neuen Beratungszentren sind:
Das weltweite Netzwerk der Beratungszentren für Vulkanasche wurde von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO), einer Organisation der Vereinten Nationen, als Teil der International Airways Volcano Watch (IAVW) eingerichtet, einer internationalen Gruppe von Vorkehrungen zur Überwachung und Warnung von Flugzeugen vor Vulkanasche. Der Betrieb und die Entwicklung der IAVW werden vom Meteorologie-Panel (METP) koordiniert, das von der ICAO-Flugsicherungskommission eingerichtet wurde. Die einzelnen VAACs werden im Rahmen der nationalen Wettervorhersageorganisationen des Landes, in dem sie ihren Sitz haben, betrieben. Ein Beispiel ist der US-amerikanische Dienst NOAA.
Geschichte des VAAC
Die Zentren wurden in den 1990er Jahren eingerichtet, um die Vorhersagen über die Lage von Aschewolken aus Vulkanausbrüchen nach Vorfällen zu verbessern, bei denen Verkehrsflugzeuge durch Vulkanasche geflogen waren und dabei Triebwerksleistung verloren hatten. Der British-Airways-Flug 9, eine Boeing 747, verlor 1982 nach einem Ausbruch des Mount Galunggung über Indonesien die Leistung aller vier Triebwerke. KLM-Flug 867, eine weitere Boeing 747, verlor 1989 nach dem Ausbruch des Mount Redoubt erneut Leistung für alle Triebwerke über Alaska. Nach diesen und anderen Vorfällen wurde erkannt, dass Vulkanasche eine Gefahr für die kommerzielle Luftfahrt darstellt und dass die einzige Möglichkeit, sicherzustellen, dass es nicht zu einem Verlust eines Flugzeugs kommt, darin besteht, die Piloten rechtzeitig zu alarmieren, damit sie ihren Flug um die Wolke herum umleiten können.
VONA ist ein Begriff aus dem Englischen und steht für „Volcano Observatory Notice for Aviation„. Es ist ein Alarmsystem für den Flugverkehr, welches Piloten und Fluglotsen vor Aschewolken warnt. Es wurde von der ICAO und der UN entwickelt. Es basiert auf 4 Farbcodes, ähnlich einer Ampel, die Piloten und Fluglotsen schnell klar machen, ob von einem Vulkan eine Gefährdung für den Flugverkehr ausgeht.
Grün
Der Vulkan befindet sich in einem normalen, nicht ausbrechenden Zustand.
Oder nach einem Wechsel von einer höheren Ebene:
Die vulkanische Aktivität wurde als beendet angesehen und der Vulkan kehrte in seinen normalen, nicht eruptiven Zustand zurück.
Gelb
Der Vulkan zeigt Anzeichen erhöhter Unruhe über den bekannten Hintergrundwerten.
Oder nach einem Wechsel von einer höheren Ebene:
Die vulkanische Aktivität hat erheblich abgenommen, wird jedoch weiterhin genau auf einen möglichen erneuten Anstieg hin überwacht.
Orange
Vulkan zeigt erhöhte Unruhe mit erhöhter Wahrscheinlichkeit eines Ausbruchs.
Oder,
Der Vulkanausbruch ist ohne oder mit geringer Aschemission im Gange.
[wenn möglich Aschenwolkenhöhe angeben]
Rot
Es wird vorausgesagt, dass die Eruption unmittelbar bevorsteht und dass Asche in die Atmosphäre freigesetzt wird.
Oder,
Eruption ist im Gange mit erheblichen Emissionen von Asche in die Atmosphäre.
[wenn möglich Aschenwolkenhöhe angeben]
Die Farbcodes geben die Bedingungen an einem Vulkan wieder und beschreiben nicht die Gefahren, die von der treibenden Asche vor dem Wind ausgehen. Alle erkennbaren Aschewolken gelten als hochgefährlich und sollten vermieden werden. Benutzer müssen sich darüber hinaus bewusst sein, dass der Luftfahrtfarbcode nicht extrapoliert werden sollte, um die am Boden auftretenden Gefahren darzustellen, die sehr unterschiedlich sein können.
Grund für die Entwicklung eines universellen Warnsystems vor Vulkanasche in der Luft waren zahlreiche Fälle von Flugzeugen, die in vulkanische Aschewolken flogen, wodurch lebensbedrohliche Situationen entstanden. Teilweise wurden die Maschinen beschädigt.
British-Airways-Flug 9
Es kam bereits zu einem Beinahe-Absturz eines Flugzeuges, das über dem indonesischen Vulkan Gunung Galunggung in eine Aschewolke geriet: Eine britische 747-200 geriet in 11.300 m Höhe in eine Aschenwolke. Die Cockpitscheibe wurde zerkratzt und stumpf. Es wurde Elmsfeuer beobachtet, das durch elektrische Entladungen entstand. Nach und nach gingen die Triebwerke aus. Das Flugzeug befand sich im Gleitflug. Erst auf einer Höhe von 4100 m gelang es den Piloten, die Triebwerke wieder zu starten und das Flugzeug in Jakarta zu landen.
Eyjafjallajökull-Eruption und der Flugverkehr
Im Jahr 2011 brach der isländische Gletschervulkan Eyjafjallajökull aus. In der 2. Eruptionsphase generierten phreatomagmatische Eruptionen große Aschewolken. Luftströmungen verfrachteten die Asche bis nach Zentraleuropa. Es kam zur tagelangen Sperrung des Luftraums und zu einem Chaos an den Flughäfen. Seitdem reagieren Luftfahrtbehörden besonders nervös, sobald Aschewolken unterwegs sind. Es wurden neue Grenzwerte festgelegt, ab welcher Aschekonzentration in der Luft Flugverbote erteilt werden.
Eine Transformstörung (engl.: strike-slip fault) trennt 2 tektonische Kontinentalplatten voneinander. Entlang der Störungszone verschieben sich die Platten seitwärts. Sie ist das größere Pendant zu einer Blattverschiebung (Transversalverschiebung), die eine lokale Störung in einer Platte darstellt. Das Bewegungsprinzip ist bei Transformstörung und Blattverschiebung identisch: Die Erdkruste verschiebt sich entlang einer senkrecht verlaufenden Fläche horizontal.
