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Im Land der Feuerberge

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Projekt SUNDAARC: Forscher wollen die Frühwarnung vor Vulkanausbrüchen verbessern

Indonesien ist mit seinen zahlreichen Inseln Reiseziel für Besucher aus aller Welt. Während der Tourismus erst im 20. Jahrhundert einsetze, begleitet die Menschen in Südostasien seit jeher ein Naturphänomen, das diese Gegend ebenso prägt wie Tropenwald und Palmenstrände: geologische Aktivität.

Diese herrschte schon lange, bevor im Jahr 2004 ein Seebeben vor der indonesischen Küste eine verheerende Flutwelle ("Tsunami") auslöste. Erschütterungen der Erde sind allerdings nur ein Kennzeichen der geologischen Aktivität. Das Gebiet zwischen Indischem Ozean und Pazifik zählt außerdem zu den vulkanreichsten unseres Planeten: Über 1.100 Vulkanausbrüche sind historisch belegt, wobei die ältesten Zeugnisse bis ins 16. Jahrhundert zurückreichen. Eruptionen, Glutwolken und Lavaströme forderten schon unzählige Todesopfer. Und auch heute noch bedrohen 129 aktive Vulkane weite Teile Indonesiens.

Viele von ihnen reihen sich auf einer 3.000 Kilometer langen Kette, die fast den gesamten Archipel überspannt. Die Feuerberge sind Teil des Sunda Arc - zu deutsch Sunda-Bogen -, der vom Nordwesten Sumatras über Java bis zur Banda See am östlichen Ende des Inselstaates reicht.

Indonesiens Vulkane

 

Indonesiens Vulkane (c) U.S. Geological Survey

Diese geologische Formation prägt die Landschaft und ist Namenspate für das 2004 gestartete GEOTECHNOLOGIEN-Projekt SUNDAARC. "Die Ziele sind, bestimmte Vulkane am Sunda-Bogen zu untersuchen", erklärt Dr. Christian Reichert, Koordinator für SUNDAARC bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover. "Das sind der Krakatau, der Merapi und der Kelut." Die Vulkane liegen in der Nähe von Ballungszentren und gelten als sehr gefährlich. Darüber hinaus widmet sich ein Teilprojekt diversen Vulkanen in Alaska, Russland, Süd- und Mittelamerika, so der Geowissenschaftler. Sie gehören zum "Feuerring", der rund um den Pazifik verläuft. Reichert unterstreicht, dass es bei SUNDAARC nicht nur um Grundlagenforschung geht. Auch die Frühwarnung vor Vulkanausbrüchen soll verbessert werden: "Wir wollen verstehen, welche Prozesse sich im Inneren der Vulkane abspielen. Wenn man all dieses Verständnis hat, und im besten Falle auch auf andere Vulkane übertragen kann, dann ist die Voraussetzung gegeben, um zuverlässige Frühwarnsysteme aufzubauen."

In Sachen Tsunami ist die Wissenschaft schon weiter, ein entsprechendes Warnsystem wird zurzeit vor Indonesiens Küste in Stellung gebracht. Zwar hat die Vorhersage eines Vulkanausbruchs wenig gemein mit der Warnung vor Tsunamis - beide Naturphänomene sind jedoch letztlich gleichen Ursprungs: Indonesien liegt an einer Nahtstelle der Erdkruste. "Es handelt sich um eine aktive Plattengrenze", erläutert Reichert. Dabei schiebt sich die von Westen kommende indisch-australische Platte unter die eurasische Nachbarplatte. Das Tempo scheint mit rund sechs Zentimetern pro Jahr zwar eher gemächlich.

Doch der Eindruck täuscht angesichts der kolossalen Gesteinsmassen, die dabei in Bewegung sind. Außerdem: Reibungslos geht das Absinken - Fachleute sprechen von "Subduktion" - nicht vonstatten. Die Platten verhaken sich und scheuern aneinander. Hin und wieder löst sich die Spannung - dann zittert die Erde. Ein Seebeben setzte auch die Flutwelle in Gang, der im Dezember 2004 die Küsten Südostasiens überrollte.

Beim Zusammenstoß der Erdplatten wird zudem Meerwasser in den Untergrund gepresst, erläutert Christian Reichert. Ab etwa 100 Kilometern Tiefe führen dann eindringendes Wasser, Druck und Hitze zum teilweisen Schmelzen des Gesteins: dabei bildet sich glühendes Magma. "Dieses gelangt durch Spalten und Klüfte, die es sich teilweise auch frei bricht an die Erdoberfläche. An den Austrittsstellen entstehen dann die Vulkane."

Mit dem Krakatau - einem Inselvulkan in der Meeresenge zwischen Sumatra und Java - haben sich die SUNDAARC-Forscher einen besonders prominenten Feuerberg ausgesucht. Sein Ausbruch von 1883 gilt als gewaltigste Explosion der Neuzeit. Schätzungen zufolge wurde dabei die Sprengkraft von 10.000 Hiroshima-Bomben freigesetzt. Infolgedessen stürzte der ursprüngliche Vulkankegel in sich zusammen und löste eine über 30 Meter hohe Flutwelle aus. Die Wassermassen rissen längs der Küste mindestens 36.000 Menschen in den Tod. Zudem gelangten enorme Mengen an Gas und Schwebeteilchen in die Atmosphäre. Konsequenz: in den Folgemonaten kühlte das Weltklima spürbar ab. Auf der Nordhalbkugel fiel das Thermometer im Schnitt um 0,5 bis 0,8 Grad Celsius unter Normalwert.

Bei diesem Ausbruch wurde das einstige Vulkangebäude weitgehend zerstört. An seiner Stelle ragen heute mehrere Inseln aus dem Meer.

Vulkankomplex des Krakatau 


Der Vulkankomplex des Krakatau (c) U.S. Geological Survey

In deren Mitte durchbrach 1927 ein neuer Vulkankegel die Wasseroberfläche: der "Anak Krakatau". Auch dieses "Kind des Krakatau" spukt bisweilen Feuer und Gestein und ist inzwischen über 300 Meter hoch. Reichert: "Mit drei bis vier Metern pro Jahr wächst dieser kleiner Kerl nach oben und zeigt an, dass er noch aktiv ist." Seit Ende der 1990er-Jahre verhält sich der Krakatau jedoch vergleichsweise ruhig.

Der Vulkan ist trotzdem eine schlummernde Gefahr. Liegt er doch am Eingang der Sunda-Straße, einem wichtigen Schifffahrtsweg, der zwischen den indonesischen Inseln verläuft. Auch das Projekt einer Brücken- oder Tunnelverbindung zwischen Java und Sumatra ist bedroht. Seine Eigenschaft als Insel macht den Krakatau in gewisser Hinsicht besonders, aber eben auch gefährlich. Denn einströmende Fluten können sich in seinem Inneren wie in einem Dampfkessel erhitzen. "Der Krakatau ist insofern etwas exotisch, weil er mitten im Wasser steht", meint Geoforscher Christian Reichert, "und vermutet wird, dass das Zusammenspiel von eindringendem Meerwasser und dessen Verbindung mit dem Magma zu der großen Explosivität beiträgt."

Um solche Vorgänge besser zu verstehen, haben die Forscher von SUNDAARC auf Anak Krakatau und den Nachbarinseln ein umfangreiches Arsenal an Instrumenten in Stellung gebracht. "Das Konzept beruht darauf, dass man eine ganze Vielzahl von physikalischen und chemischen Größen beobachtet", erläutert Reichert. Die Geowissenschaftler verfahren ähnlich wie Ärzte, die für eine Diagnose ebenfalls verschiedene Symptome beachten müssen: Sonden im Boden messen Temperatur und elektrische Leitfähigkeit, andere wiederum schnüffeln nach ausströmenden Gasen oder registrieren feinste Erschütterungen. In Hinblick auf eventuelle Deformationen des Gesteins wird zudem der gesamte Vulkankomplex mithilfe des Positionssystems GPS überwacht.

Zu den Vorboten eines Ausbruchs zählen Beben und Druckwellen, die häufig mit Geräuschen einhergehen. "Wenn eine erhöhte Aktivitätsstufe eintritt, dann wird die ganze Geschichte im seismo-akustischen Bereich sehr lebhaft", erklärt Christian Reichert. Hinter diesem Tonkonzert kann zum Beispiel heißes Gas stecken, das unter Hochdruck durch Geisteinsrisse und Kanäle strömt. "Das ist so ähnlich wie bei Orgelpfeifen", sagt der Geoforscher und verweist auf weitere Indikatoren: "Gleichzeitig wird man auch Temperaturerhöhungen an den Fumarolen bzw. Gasaustrittstellen beobachten." Zudem vermuten die Fachleute, dass sich die chemische Zusammensetzung der Gase verändert. "Das haben wir aber noch nicht eindeutig nachweisen können", räumt Reichert ein.

Sämtliche Messgrößen des Krakatau werden automatisch erfasst und per Funk an eine Datenzentrale auf Java übermittelt. Von dort können sie - via Internet - aus Deutschland abgerufen werden. Außerdem ist vorgesehen, den Datenstrom in das indonesische Katastrophen-Frühwarnsystem einzuspeisen, das infolge des Tsunami-Unglücks aufgebaut wird.

Ein - neben dem Krakatau - weiterer Schwerpunkt von Projekt SUNDAARC ist der Merapi. Dieser 2.911 Meter hohe Vulkan liegt auf der Insel Java, quasi in Sichtweite der Millionenstädte Yogyakarta und Semarang. Beim Merapi geht es den Forschern insbesondere darum, den Untergrund zu vermessen. "Die Voruntersuchungen haben dazu geführt, dass man diesen Vulkan ausgewählt hat, um eine möglichst umfassende Tomographie bis zu der Subduktionszone durchzuführen", berichtet Christian Reichert. Die Wissenschaftler nutzen dafür natürliche Erdbebenwellen, zusätzlich befeuern sie den Untergrund mit Schall. Reichert beschreibt das Prinzip: "Das ist so ähnlich, wie das Ultraschallverfahren beim Arzt." Dazu sind 120 Seismometer rund um den Merapi postiert. Weitere Sensoren wurden auf dem Grund des Indischen Ozeans abgesetzt, denn die Naht in der Erdkruste verläuft dicht vor der indonesischen Küste.

Die aktive Schallsondierung erfolgte bereits auf See mithilfe von "Air Guns". Diese verdichten Luft auf rund 150 bar und setzen sie unter Wasser schlagartig frei. Die so erzeugte Druckwelle erreicht den Meeresboden und pflanzt sich im Gestein fort. Erdbebensensoren messen Ausbreitung und Tempo. "Diese Daten setzt man zusammen in ein Geschwindigkeitsmodell des Untergrundes, das Hinweise über die Gesteinszusammensetzung gibt", erläutert Reichert. Erfasst wird auch die Dämpfung der seismischen Wellen. Auf diese Weise lässt sich feststellen, wie das Magma, das die Vulkane speist, in Richtung Oberfläche quillt. In dieser Hinsicht hat SUNDAARC schon interessante Ergebnisse geliefert, meint Reichert. Die Messdaten deuten darauf hin, dass es unter dem Merapi zahllose Magmakanäle gibt, "die in diesem Bereich des Vulkangürtels wie eine Palisadenwand aufsteigen."

Neben der Beobachtung im Feld - wie im Falle des Merapi -, setzen die Wissenschaftler auf ausgefeilte Labortechnik, um die Vorgänge im Inneren der Vulkane nachvollziehen zu können. Dafür zuständig sind Spezialisten der LMU München. "Sie können mit Drücken und Temperaturen, wie sie im Magmenherd selbst bestehen, Experimente durchführen", schildert Christian Reichert. Entsprechende Gesteins- und Lavaproben für Untersuchungen im Labor werden am indonesischen Kelut aber auch von Vulkanen in Russland, Alaska, Peru, Mexiko und Kolumbien entnommen. Ein umfangreiches Programm. Projekt SUNDAARC endet 2007 - bis dahin haben sich die Vulkanforscher noch einiges vorgenommen.

Weitere Informationen zum Vulkanland Indonesien finden Sie hier.

MN, iserundschmidt 01/2006

Verweise
Bild(er)