Können Vulkanausbrüche bald vorhergesagt werden?

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Ein Team der Universität Cambridge entwickelte kürzlich eine neue Methode, den Druck im Inneren von Vulkanen zu messen, was sich gleichzeitig als ziemlich verlässlicher Anzeiger von bevorstehenden Eruptionen herausstellte.

Das Untersuchungsgebiet liegt rund um die Halema’uma’u Caldera auf dem Vulkan Kilauea, Hawaii. Bildquelle: http://www.geo.de/reisen/community/

Das Forscherteam nutzte geophysikalische Messungen in Kombination mit der Methode der seismischen Interferometrie. Dafür wurde der Tremor (ständiges seismisches Rauschen) des hawaiianischen Vulkans Kīlauea als passive Quelle für eine Reihe von seismischen Messungen verwendet. Die Wellen laufen durch den gesamten Vulkan und erlauben so kontinuierliche Echtzeit-Messungen der relativen seismischen Geschwindigkeiten in dessen Inneren.

Die Daten dieses sehr aktiven Vulkans mit einem brodelnden Lavasee am Gipfel wurden vom US Geological Survey aufgenommen. Über einen Zeitraum von vier Jahren wurden die relativen Änderungen der seismischen Geschwindigkeiten gemessen und dann mit den Daten kleinster Änderungen im radialen Winkel des Vulkans verglichen.

Sie fanden gute Korrelationen zwischen der relativen Geschwindigkeit und der radialen Neigung, welche auf Zeitskalen von Tagen bis Wochen über fast die gesamte Studienzeit (Juni 2011 bis November 2015) vorhanden sind.

Der Lavasee mit (A) und ohne (B) Auswurf. Die weißen Bereiche in (D),(E)&(F) zeigen Phasen mit Auswurf, während die grauen Phasen ohne Auswurf zeigen. Die Frequenzen (C), Echtzeit-Messungen der seismischen Amplituden (D)&(E) und Anstieg des Lavasees (F) korrelieren mit diesen Phasen. Bildquelle: Donaldson et al., 2017

Außerdem konnten auch Zusammenhänge von relativen Geschwindigkeiten und dem inneren Druckaufbau gezeigt werden. Wie sich der Gipfel kontinuierlich auf und ab bewegt, so steigt und fällt auch die Geschwindigkeit.

Modellierungen der Deformationen lassen vermuten, dass das Gestein während des Anstiegs verfestigt wird, was Risse schließt, und somit schnellere Geschwindigkeiten zur Folge hat und umgekehrt bei weniger Druck die Risse geöffnet und langsamere Geschwindigkeiten gemessen werden.

„Zum ersten Mal sind wir in der Lage, seismisches Rauschen (Tremor) mit Deformationen über einen so langen Zeitraum in Verbindung zu setzen. Die starke Korrelation der zwei zeigt, dass dies ein neuer Weg sein könnte, vulkanische Eruptionen vorherzusagen“, sagte Clare Donaldson, Doktorandin und Erstautorin der Veröffentlichung.

Seismologische Messungen an Vulkanen werden bisher für das Aufzeichnen kleinerer Erdbeben genutzt. Wenn Magma sich den Weg durch den Untergrund bahnt, dann werden oft Erdbeben getriggert, die durch Risse im Festgestein entstehen. Diese Erdbeben können wertvolle Anzeiger von einer bevorstehenden Eruption sein. Wenn das Magma aber ruhig fließt und schon bestehende Wege nimmt, so entstehen oft auch keine Erdbeben. Mit der neuen Methode kann man direkt die Änderungen im Fließverhalten des Magmas observieren und so noch früher bevorstehende Eruptionen erkennen.

Die Autoren erwarten, dass die neue Methode an den hunderten anderen aktiven Vulkanen rund um die Welt angewendet wird und ein kontinuierliches Überwachen dieser erlaubt.

 

Quelle: University of Cambridge. (2017, June 28). ‚Bulges‘ in volcanoes could be used to predict eruptions. ScienceDaily. Retrieved July 19, 2017 from www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170628144920.htm

Veröffentlichung: Clare Donaldson, Corentin Caudron, Robert G. Green, Weston A. Thelen and Robert S. White. „Relative seismic velocity variations correlate with deformation at Kīlauea volcano“. Science Advances, 2017 DOI: 10.1126/sciadv.1700219

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Shari van Treeck

Shari van Treeck, 29, hat BSc Geophysik und Meteorologie und MSc Physik der Erde und Atmosphäre mit dem Schwerpunkt Weltraumgeophysik an der Universität zu Köln studiert. Seit 2015 ist sie Doktorandin im Sonderforschungsbereich Transregio 32 an der Universität Bonn in der angewandten Geophysik.