Geoforschung Potsdam: Risiken von Vulkanausbrüchen verringern

Ein Team von Forschern des Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ) hat zusammen mit Kollegen aus Italien an einem der risikoreichsten Vulkane der Erde eine neue Methode zur Früherkennung getestet. Dabei geht es um die Vorhersage neuer Schlote, bei denen das Magma nicht direkt aus der Spitze des Vulkans schießt, sondern eher aus der Flanke ausbricht. Nachdem das heiße und flüssige Gestein die unterirdische Magmakammer verlassen hat, drängt es seitwärts und legt so manchmal Dutzende Kilometer zurück. Wenn es dann die Erdoberfläche durchbricht, erzeugt das Magma einen oder mehrere Schlote, aus denen es – manchmal explosionsartig – austritt.

Wohin die Magma fließt 

Eine zentrale Fragestellung in der Vulkanologie ist, wohin Magma fließt und wo es die Oberfläche durchbricht. Ziel ist es, das Risiko für gefährdete Dörfer und Städte zu verringern. Eleonora Rivalta und ihr Team vom GFZ in Potsdam haben zusammen mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Roma Tre und des Vesuv-Observatoriums des italienischen Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia in Neapel eine neue Methode zur Erstellung solcher „Durchbruchsprognosen“ entwickelt. Ihre Studie ist in der Zeitschrift Science Advances erschienen.

Wie das GFZ mitteilte, haben die Forscher den neuen Ansatz erfolgreich mit Daten aus der Caldera (Vulkankessel) der Phlegräischen Felder bei Neapel in Italien getestet – einem der Vulkane mit dem höchsten Ausbruchsrisiko weltweit, um den herum nahezu eine Million Menschen leben. Die verstreute Verteilung der Schlote bedrohe großräumige Gebiete und stellen eine Herausforderung für Vulkanologen dar, die Prognosekarten für den Ort zukünftiger Eruptionen erstellen, so die Forscher. Bisherige Ansätze würden auf Statistiken über die Orte vorhergegangener Eruptionen basieren, erklärt Eleonora Rivalta. „Unsere Methode verbindet Statistik mit Physik: Wir berechnen die Wege des geringsten Widerstands für aufsteigendes Magma und stimmen dann das Modell auf der Grundlage von Statistiken ab.“

Übereinstimmung eruptiver Muster

Die Forscher haben die Physik der Vulkane genutzt, um die Prognosen zu verbessern. „Wir verwenden das aktuellste physikalische Wissen darüber, wie Magma sich unterirdisch ausbreitet, und kombinieren das mit einem statistischen Verfahren und dem Wissen über die Struktur und Geschichte des Vulkans“, so Rivalta. 

Die Parameter des physikalischen Modells stimme man so lange ab, bis sie mit früheren eruptiven Mustern übereinstimmen. „Dann haben wir ein Arbeitsmodell und können damit zukünftige Ausbruchsstellen prognostizieren“, erklärt die Potsdamer Physikerin.