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Frühwarnung vor Aschewolken

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 31.01.2014 10:22

Im Mai 2011 brach der Grímsvötn auf Island aus - und rief sofort Erinnerungen an den Ausbruch des Eyjafjallajökull ein Jahr zuvor wach: Der hatte sechs Tage lang großräumig den internationalen Flugverkehr lahmgelegt, mehr als 95.000 Flüge fielen aus. Auch die Aschewolke des Grímsvötn stieg bis zu 20 Kilometer hoch hinauf, und auch sie störte vier Tage lang den Flugverkehr. Allerdings verbreitete sie sich nicht so stark, sodass nur rund 900 Flüge abgesagt werden mussten. Trotzdem könnte gerade dieser Ausbruch dabei helfen, Flugzeuge künftig besser vor Vulkanausbrüchen zu warnen.

Aschewolke des isländischen Vulkans Grimsvötn kurz nach Beginn der Eruption im Mai 2011. (Bild:  Nature Geoscience/ B. A. Óladóttir)Am 21. Mai 2011 um 17.30 Uhr begann mit dem Grímsvötn Islands aktivster Vulkan auszubrechen. Dieser Vulkan liegt unter dem Vatnajökull-Gletscher im Zentrum Islands, beschreibt Sigrún Hreinsdóttir von der Universität Island in Reykjavik: "Schon Wochen zuvor hatten kleine Erdbeben gezeigt, dass Magma aufsteigt." Solche Bebenschwärme sind bislang oft die einzigen Vorzeichen eines Ausbruchs. Die Vulkanologen waren also vorgewarnt. Der Grímsvötn wird gut überwacht: mit einem seismischen Netzwerk, zwei GPS-Stationen und Neigungsmessern: "So konnten wir eine Stunde vor dem Ausbruch beobachten, wie die Landoberfläche, die sich zuvor über Jahre langsam gehoben hatte, einzusinken begann. Da die GPS-Messungen im Sekundentakt erfolgen, beobachteten wir die Bewegungen fast in Echtzeit", erinnert sich Sigrún Hreinsdóttir. Außerdem erfassten zwei Radarstationen den Aufstieg der Aschewolke. Und weil der 21. März ein schöner Tag war, fotografierten viele Ausflügler den Ausbruch: "Das war wichtig, weil die Radar-Daten nur eine ungefähre Höhe angeben. Mit Hilfe der Fotografien konnten wir diese Messwerte präzisieren", erklärt die Vulkanologin, die inzwischen in Neuseeland arbeitet.

Aufnahme der Aschewolke, die der Grimsvöttn am 21. Mai 2011 ausstieß, aus einem Flugzeug. (Bild: Nature Geoscience/Björn Oddson)Die Überraschung kam, als die Forscher alle Informationen ausgewertet hatten. Sie stellten fest, dass die gemessenen Veränderungen in der Topographie tatsächlich die Druckveränderungen in der Magmakammer anzeigten - und dass diese Veränderungen mit der Höhe der Aschewolke korrelieren. Man könne sich die Magmakammer eines Vulkans stark vereinfacht wie einen Ballon vorstellen, aus dem man die Luft herauspresse, erklärt die Geophysikerin: "Je schneller man den Ballon zusammenpresst, desto mehr Luft schießt aus der Öffnung heraus. Übertragen auf den Vulkan bestimmt das Tempo, mit dem das Material aus der Magmakammer nach oben strömt, die Höhe der Aschewolke." Die GPS-Daten hätten diesen engen Zusammenhang zwischen der Eruptionsrate des Grímsvötn und der Aschewolke gezeigt: Je schneller die Landoberfläche einsank, desto höher stieg die Wolke auf. Damit könnten GPS-Messungen die Chance bieten, bei künftigen Ausbrüchen das Verhalten der Aschewolke vorherzusagen, hofft Sigrún Hreinsdóttir: "Eines der Probleme bei der Überwachung von Vulkanen ist, dass wir nicht immer genaue Informationen über die Höhe dieser Wolke haben. Genau die aber wären für die Warnung von Piloten wichtig, denn Aschewolken können Flugzeugen gefährlich werden. Wir hoffen, dass wir künftig anhand der GPS-Stationen und Neigungsmesser erkennen können, was gerade unter und über dem Vulkan abläuft."

Blick auf eine GPS-Station in der Nähe des isländischen Vulkans Grimsvötn. (Bild: Nature Geoscience/Thorsstein Jónson)Für Paul Segall von der Stanford University im kalifornischen Palo Alto ist die Arbeit seiner Kollegen nicht nur wegen einer möglichen Frühwarnung des Luftverkehrs interessant: "Dass sich die Landoberfläche eines Vulkans vor einer Eruption verformt, das kennen wir auch von einigen anderen Vulkanen. Diese neuen Messungen bestätigen jedoch die Vermutung, dass es einen Zusammenhang gibt zwischen der Art und Weise des Magma-Austritts und den topographischen Veränderungen, die GPS und Neigungsmesser anzeigen." Offen ist derzeit, wie reproduzierbar diese Beobachtungen sind, denn dieser Ausbruch des Grímsvötn war unkompliziert: Das Magma suchte sich während des Ausbruchs keine neuen Wege, und auch seine Zusammensetzung veränderte sich kaum. "Kommen solche Prozesse ins Spiel, könnte das die Vorhersagen komplizierter machen", erklärt Paul Segall. Und so warten Sigrún Hreinsdóttir und ihre Kollegen nun auf den nächsten Ausbruch des Grímsvötn.