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Vulkane – online überwacht

Mit Hilfe elektrischer Felder ermittelt ein neues Verfahren die Energie eines Vulkanausbruchs.

Als am 18. Mai 1980 der Mount St. Helens ausbrach, schoß eine Aschesäule 20 Kilometer hoch. Starker Ostwind trieb die Wolke, in der heftige Blitze zuckten, in Richtung Great Plains. An vielen Stellen lösten die elektrischen Entladungen Waldbrände aus. Elektrische Felder entstehen bei jedem Vulkanausbruch. Dieses Phänomen wollen jetzt Physiker der Universität Würzburg zur Online-Überwachung von Vulkanen nutzen. Wird Magma bei einem Vulkanausbruch in kleine Fetzen zerrissen, trennen sich auch elektrische Ladungen. „Diesen Vorgang bezeichnet man als Fragmentation“, sagt Projektleiter Ralf Büttner. „Man kann das auch bei einem Gartenschlauch beobachten. Wo sich der Strahl in viele kleine Tröpfchen teilt, entsteht ebenfalls ein elektrisches Feld.“ Je mehr Energie bei einer Vulkanexplosion frei wird, desto feiner sind die gebildeten Asche- und Magmateilchen – und desto stärker ist das damit verbundene elektromagnetische Feld. „Aus dem elektromagnetischen Signal können wir auf die Stärke und Art eines Ausbruchs schließen“, sagt Büttner, der das Verfahren im vergangenen Jahr erstmals am italienischen Stromboli testete. Dort herrschen zwei Eruptionstypen vor. Meist stößt der Vulkan im Abstand von einer Viertelstunde mehrere Meter hohe Glutfontänen aus; ab und zu kommt es auch zu Ascheeruptionen. Büttner und seine Kollegen registrierten das elektrische Feld 200 Meter vom Krater entfernt mit einer Stabantenne und einem eigens entwickelten Signalverstärker. Wie sich herausstellte, war das Signal der Feuerfontänen ungefähr zehnmal so stark wie das der Aschefontänen. Noch größere Ausschläge würde ein sogenannter phreatomagmatischer Ausbruch erzeugen, vermutet Büttner. Bei diesem vulkanischen Super-Gau kommt das heiße Magma in Kontakt mit Wasser, was binnen kürzester Zeit zu einer äußerst heftigen Explosion führt. Beispiele sind die Ausbrüche des Krakatao (1883) und der Vulkaninsel Santorin (um 1525 v. Chr.). Auch beim Mount St. Helens spielte überhitztes Grundwasser eine Rolle. Zwar lassen sich mit dem Würzburger Verfahren keine Ausbrüche vorhersagen. Doch es könnte Menschen, die in der Nähe eines Vulkans leben, bei einer Eruption einen vielleicht entscheidenden Vorsprung von ein paar Minuten verschaffen. Ein Meßgerät neben dem Krater soll Alarm auslösen, sobald sich ein starker Ausbruch ereignet hat. Auch der Luftverkehr könnte von Büttners Verfahren profitieren. Denn Radargeräte sind nicht in der Lage, die feinen Aschewolken zu erfassen, die bis in zehn Kilometer Höhe aufsteigen. Immer wieder müssen Flugzeuge notlanden, weil feiner Vulkanstaub ihre Triebwerke verstopft hat. Um die Schäden zu reparieren, wenden die Fluggesellschaften jedes Jahr dreistellige Millionenbeträge auf. Dank seiner verhältnismäßig einfachen Technik ist das elektrische Verfahren weitaus billiger als seismische Geräte, die die Energie eines Ausbruchs über die Bodenbewegung messen. Jetzt soll das Gerät im Labor optimiert und bei weiteren Einsätzen – zum Beispiel am Ätna – getestet werden.

Ute Kehse

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