02. Aug. 2019
Blick auf Pozzuoli mit dem Monte di Procida im Vordergrund. Dort hat die Caldera der Phlegräischen Felder ihr Zentrum.

Blick auf Pozzuoli mit dem Monte di Procida im Vordergrund. Dort hat die Caldera der Phlegräischen Felder ihr Zentrum.

Europas größter Vulkan ist gleichzeitig sein unscheinbarster. Ein großer Krater mit mehreren Tuffhügeln, mehr ist von den Phlegräischen Feldern bei Neapel nicht zu sehen. Dass unter dem Areal, auf dem mehr als eine Million Menschen leben, ein Supervulkan schlummert, zeigen nur die Fumarolen der Solfatara und die regelmäßigen Hebungen und Senkungen des Untergrundes an. Eine italienisch-deutsche Arbeitsgruppe hat jetzt in "Science Advances" ein Modell vorgestellt, mit dem die Ort von kleineren und mittleren Ausbrüchen der Felder erfasst werden können.

Samstag, der 28. September 1538, wurde zu einem unerwarteten Festtag für die Einwohner von Pozzuoli. Um Mittag wich das Meer urplötzlich um hunderte Meter zurück und ließ zahllose Fische auf dem Schlick zurück, die die hocherfreuten Puteolani eimerweise an Land brachten. Am folgenden Tag sah die Situation schon bedrohlicher aus: Am Morgen hatte sich ein Tal zwischen Monte Barbaro, dem Averner See und dem Meer um gut vier Meter weiter eingetieft, als ob die Erde Luft holen wolle. Ab Mittag hob sich der Talboden stärker und stärker, Risse tauchten auf, aus denen ab dem Abend Feuer, Rauch, Asche Schlamm und Geröll herausgeschleudert wurde. Am dritten Tag war daraus ein dichter Regen aus Asche und Schlamm geworden, der auf Pozzuoli niederging, worauf die Einwohner die Stadt fluchtartig in Richtung Neapel verließen. Das Dorf Tripergole und die nahegelegenen Ruinen der ciceronischen Villa wurden völlig von Asche begraben. Als der Vizekönig Don Pedro de Toledo das Naturschauspiel mit seinem gesamten Hof besichtigen kam, war das Dorf bereits verschwunden und der Zugang nach Pozzuoli wegen der Eruption lebensgefährlich. Kaum 24 Stunden später war vor den Toren der Stadt ein neuer Berg entstanden, der Monte Nuovo.

Blick von der ISS auf den Ballungsraum Neapel bei Nacht, im Zentrum der Vesuv, rechts oben die Campi flegrei.

Blick von der ISS auf den Ballungsraum Neapel bei Nacht, im Zentrum der Vesuv, rechts oben die Campi flegrei.

Bild: Nasa/GSFC (CC0)
Luftbild von Pozzuoli und dem Monte Nuovo bei Neapel.

Luftbild von Pozzuoli und dem Monte Nuovo bei Neapel.

Bild: Mauro Antonio di Vito
Blick auf die Caldera der Campi flegrei mit ihren zahlreichen Eruptionskratern.

Blick auf die Caldera der Campi flegrei mit ihren zahlreichen Eruptionskratern.

Bild: Giuseppe Vilardo, INGV-OV GeoLab
Der Monte Nuovo bei Puzzuoli markiert den jüngsten größeren Ausbruch der Phlegräischen Felder.

Der Monte Nuovo bei Puzzuoli markiert den jüngsten größeren Ausbruch der Phlegräischen Felder.

Bild: Mauro Antonio di Vito
Der steile Nordrand der Campi-flegrei-Caldera.

Der steile Nordrand der Campi-flegrei-Caldera.

Bild: Giuseppe Vilardo, INGV-OV GeoLab
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Blick von der ISS auf den Ballungsraum Neapel bei Nacht, im Zentrum der Vesuv, rechts oben die Campi flegrei.

Bild: Nasa/GSFC

Luftbild von Pozzuoli und dem Monte Nuovo bei Neapel.

Bild: Mauro Antonio di Vito

Blick auf die Caldera der Campi flegrei mit ihren zahlreichen Eruptionskratern.

Bild: Giuseppe Vilardo, INGV-OV GeoLab

Der Monte Nuovo bei Puzzuoli markiert den jüngsten größeren Ausbruch der Phlegräischen Felder.

Bild: Mauro Antonio di Vito

Der steile Nordrand der Campi-flegrei-Caldera.

Bild: Giuseppe Vilardo, INGV-OV GeoLab

Es war der jüngste größere Ausbruch der Phlegräischen Felder, des größten europäischen Vulkans. "Es war immer ein Rätsel, warum er ausgerechnet an dieser Stelle ausbrach", berichtet die italienische Vulkanologin Eleonora Rivalta, die am Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam (GFZ) eine Nachwuchsforschergruppe leitet, "die Wahrscheinlichkeit sprach für eine Region im Nordosten der Caldera, wo es ein große Zahl von Schloten gibt." Rivalta hat zusammen mit Kollegen vom GFZ, vom italienischen Geophysikalischen Dienst INGV und der Universität Rom III in "Scientific Advances" ein Modell vorgestellt, das den Ausbruch vom September 1538 korrekt vorhersagte. "Es war nicht der Platz mit der größten Eruptionswahrscheinlichkeit", so Rivalta, "aber sie war hoch genug, dass der Ausbruch nicht verwundert." Nach den Ergebnissen der Arbeitsgruppe ist das Eruptionsrisiko nicht im Nordosten der Caldera hoch, sondern auch auf einem Ring von 2,3 bis 4,2 Kilometer Radius um das Kraterzentrum am Monte di Procida im Süden von Pozzuoli. "Der Monte Nuovo", sagt Rivalta, "liegt genau auf diesem Ring."

Größtes Vulkanrisiko Europas

Die Phlegräischen Felder stellen zusammen mit dem knapp 30 Kilometer entfernten Vesuv das größte vulkanologische Risiko Europas dar. Allein im Bereich der Caldera wohnen über eine Million Menschen, im Großraum Neapel sind es je nach Grenzziehung bis zu 4,3 Millionen. "Wenn wir die Wahrscheinlichkeit verbessern können, mit der wir den Ort einer Eruption bestimmen, können wir die Flächennutzung anpassen, Evakuierungsrouten und -gebiete planen", so Rivalta. Übungen in der Vergangenheit haben gezeigt, dass ein größerer Ausbruch ein solches Chaos zur Folge hätte, dass die Evakuierung der betroffenen Areale im Stau stecken bliebe.

Bislang ist das Eruptionsrisiko in der Region mit Hilfe des historischen Aktivitätskatalogs bestimmt worden. "Wo es viele Schlote gibt, ist die Wahrscheinlichkeit am höchsten, wo es wenige gibt, ist sie sehr gering", beschreibt die Vulkanologin den Ansatz. Rivaltas Gruppe verbindet diese Statistik mit einem physikalischen Modell des Supervulkans und mit einer umfassenden Bibliothek des sogenannten Stressfeldes. "Ich habe lange daran geforscht, welche Wege das Magma nimmt, wenn es durch die Kruste und durch den Vulkankörper nach oben dringt, denn wir wissen durch Satellitenbeobachtungen, dass diese Weg sehr merkwürdig und verschlungen sein können."

Stressfeld ist entscheidend

Im Endeffekt bestimmt das Stressfeld den Weg des Magmas, also die Summe aller Kräfte, die an jedem Punkt des Vulkangebäudes auf das glutflüssige Gestein einwirken. "Davon gibt es zahlreiche, etwa tektonische Prozesse wie die Plattenbewegung oder Erdbeben", erklärt Rivalta, "auch das Gewicht des Vulkankörpers oder die Größe der Magmakammer gehören dazu." Die Phlegräischen Felder gehören zu den am besten beobachteten Vulkanen der Erde, doch selbst bei ihnen fällt eine so umfassende Kräftemessung schwer. "Man kann sie nicht direkt messen, weil man dafür den Vulkan komplett erbohren müsste", so Rivalta, "daher benutzen wir einen statistischen Ansatz: wir berechnen zahlreiche Stressfeldvarianten und schauen, ob das Magma im Modell dorthin wandert, wo wir einen historischen Ausbruch hatten." Dieses sogenannte Montecarlo-Verfahren ist eine in den Geowissenschaften oft angewandte Vorgehensweise, Klimamodellierer etwa benutzen es.

Das Vorgehen führt dazu, dass auch die Stressfeldberechnung mithilfe von Eleonora Rivaltas Modell ein sogenanntes probabilistisches Verfahren ist, dessen Aussagen mit höheren oder geringeren Wahrscheinlichkeiten versehen sind. "Doch mit diesen probabilistischen Stressfeld-Aussagen kann ich Millionen neuer Magmawege berechnen und daraus eine Karte erstellen, die mir die wahrscheinlichen nächsten Eruptionen zeigt." Eine solche Karte wollen Rivalta und ihre Kollegen in dem nächsten Arbeitsschritt erstellen. Parallel wollen sie das Verfahren auch an anderen Vulkanen erproben, der Ätna auf Sizilien und der Piton de la Fournaise auf La Réunion im Indischen Ozean sind die Kandidaten. Beides sind Vulkane mit relativ häufigen, dafür aber kleinen Ausbrüchen, die eine entsprechend breite Datenbasis für Rivaltas Statistiken liefern.

Behörden können sich vorbereiten

Am Golf von Neapel könnten sich die Behörden mit entsprechenden Karten auf kleinere und mittlere Eruptionen der Campi flegrei einrichten, wie sie der Vulkan in historischer Zeit gezeigt hat. Ein völlig anderes Thema wären die Ausbrüche, die den Campi den Ruf eines Supervulkans einbrachten. Der jüngste große Ausbruch ist 15.000 Jahre her, der größte bislang bekannte, der die heute sichtbare Caldera schuf, sogar 40.000 Jahre. "Ein solcher Ausbruch wäre so gewaltig, dass selbst Europa damit nicht fertig würde", meint Rivalta, "vor 40.000 Jahren trug er sehr wahrscheinlich wesentlich zum Untergang der Neandertaler bei. Wir wären völlig unvorbereitet für etwas derartiges."