Wie Vulkane überwacht werden

Warum Vulkane warnen

Anders als eine Erdbebenverwerfung kann ein Vulkan nicht ausbrechen, ohne zuvor Magma aus einem mehrere Kilometer tiefen Reservoir zur Oberfläche zu bewegen. Diese Bewegung ist physisch und nachweisbar: Das Magma zerbricht das Gestein, durch das es drückt, es hebt den Boden darüber wie einen sich langsam füllenden Ballon, und es setzt gelöstes Gas frei, das an die Oberfläche sickert. Diese Zeichen bauen sich typischerweise über Tage bis Monate vor einem Ausbruch auf.

Deshalb funktioniert die Ausbruchsprognose weit besser als die Erdbebenvorhersage. Sie ist nicht perfekt — die Unruhe klingt manchmal ohne Ausbruch ab, und Größe und genauer Zeitpunkt sind schwer zu benennen —, aber ein gut überwachter Vulkan bricht selten ganz ohne Vorwarnung aus.

Die drei Kernmessungen

Wärmebildkameras, Webcams, Satelliten-Hotspot-Erkennung und Messungen von Seen oder heißen Quellen ergänzen das Bild. Kein einzelnes Signal ist entscheidend; Observatorien achten darauf, dass sich mehrere zugleich verändern.

• Seismik. Ein dichtes Netz von Seismometern am Vulkan erfasst die kleinen Erdbeben, die Magma beim Zerbrechen von Gestein verursacht, sowie ein anhaltendes Beben namens Tremor, das oft Fluid in Bewegung anzeigt. Schwärme, die über Tage an Zahl zunehmen und nach oben wandern, sind ein klassisches Vor-Ausbruch-Muster.
• Bodendeformation. GPS/GNSS-Empfänger, Neigungsmesser und Satellitenradar (InSAR) messen, wie sich der Boden um Zentimeter hebt, senkt oder neigt, während Magma sich ansammelt oder abfließt. Satellitenradar kann Vulkane erfassen, die gar keine Instrumente am Boden haben.
• Gas. Instrumente am Boden und auf Satelliten verfolgen Schwefeldioxid und Kohlendioxid. Ein Anstieg des SO₂ oder eine Verschiebung des Gasverhältnisses zeigt an, dass frisches Magma nahe der Oberfläche entgast.

Alarmstufen und Luftfahrt

Observatorien übersetzen ihre Daten in standardisierte öffentliche Warnungen. Der U.S. Geological Survey nutzt eine Vulkan-Alarmstufe (Normal, Advisory, Watch, Warning) für Bodengefahren und einen separaten Aviation Color Code (Grün, Gelb, Orange, Rot) für die Aschegefahr für Flugzeuge; die meisten Länder verwenden ein ähnliches Farbschema.

Vulkanasche ist eine ernste Gefahr für Strahltriebwerke, daher geben neun Volcanic Ash Advisory Centres weltweit Prognosen heraus, wohin eine Aschewolke driften wird. Der Ausbruch des Eyjafjallajökull 2010 auf Island — nur VEI 4 — sperrte auf Basis dieser Prognosen tagelang den europäischen Luftraum.

Wann es funktioniert und wann nicht

Von April bis Juni 1991 verfolgten Wissenschaftler des Philippine Institute of Volcanology und des USGS eskalierende Erdbeben und Gase am Pinatubo, einem Vulkan, der 500 Jahre lang nicht ausgebrochen war. Sie hoben die Warnung stufenweise an und evakuierten mehr als 60.000 Menschen. Der VEI-6-Ausbruch am 15. Juni zerstörte die Umgebung; der Evakuierung wird zugeschrieben, Tausende Leben gerettet zu haben.

Das Gegenbeispiel ist der Nevado del Ruiz in Kolumbien 1985. Eine Gefahrenkarte zeigte die Stadt Armero korrekt im Weg eines möglichen Schlammstroms, und der Vulkan war seit einem Jahr unruhig, doch die Warnung erreichte oder überzeugte die örtlichen Behörden nicht rechtzeitig. Ein relativ kleiner Ausbruch schmolz Gipfeleis und sandte einen Lahar das Tal hinab, der etwa 23.000 Menschen tötete.