Geologie

Wenn Schlammlawinen alles Leben ersticken

Trifft bei einem Vulkanausbruch heiße Lava auf Schnee und Eis in einem Kratersee, laufen brisante Reaktionen ab: Gigantische Schlammlawinen schießen ins Tal. Ihre Zerstörungskraft ist enorm – 1985 wurden in Kolumbien 23.000 Menschen in den Tod gerissen. Forscher versuchen das Phänomen zu ergründen.

Foto: Associated Press / AP

Auf 4500 Meter steigt die graue Rauchwolke am 25.September 2007 in den Himmel über der Nordinsel Neuseelands. Minutenlang bebt die Erde, als wieder einmal der 2797 Meter hohe Vulkan Ruapehu ausbricht. Es ist Saison im Skigebiet unterhalb des Vulkangipfels, aber dank rechtzeitiger Vorwarnung gelingt die Räumung, Todesopfer sind nicht zu beklagen.

Shane Cronin und Gert Lube von der Universität in der gut zwei Autostunden südlich liegenden Universitätsstadt Palmerston North beobachten das Geschehen. Bei der Eruption reagieren heiße Gesteinsbrocken und noch heißere Lava mit dem kalten Wasser des Kratersees und lösen eine „Base Surge“ aus – Schlammlawinen. Eine Lawine aus Wasser, Schnee und festem Material entsteht.


Als 1995 bei einem ähnlichen Ausbruch erheblich mehr Lava als 2007 in den Kratersee schoss, riss das Wasser sogar die viertausendfache Menge an Material mit. Solche Lawinen schießen über die Pisten, auf denen sich kurz vorher noch zehntausend Skifahrer vergnügten. Vulkanologen nennen sie „Lahar“, nach einem indonesischen Wort. Sie können über hundert Kilometer weit ins Land schießen, und ihre Zerstörungskraft ist enorm, weil der Schlamm alles Leben ersticken und auch hausgroße Felsblöcke mitreißen kann.


Neuseeland mit seiner hoch entwickelten Infrastruktur kann auf solche Katastrophen so rasch reagieren, dass Personenschäden niedrig bleiben. Anders sah die Situation am 13. November 1985 aus, als in Kolumbien der 5389 Meter hohe Nevado del Ruiz ausbrach. Auch dort traf die Eruption auf eine 25 Quadratkilometer große Fläche aus Schnee und Eis. Zweieinhalb Stunden später erreichte ein Lahar die 47 Kilometer entfernte Stadt Armero. Die fünf Meter hohe Schlammflut begrub die Stadt unter sich, 23.000 Menschen starben.


Weil solche Lahare mit höchstens hundert Kilometern in der Stunde talwärts schießen, können zumindest entfernter liegende Regionen gewarnt werden. Voraussetzung für ein zuverlässiges Warnsystem aber wären Kenntnisse über das Innenleben der Schlammlawinen, und genau daran hapert es. „Theoretiker können zwar Wasserströme im Gelände berechnen, nicht aber einen Lahar aus Wasser und Partikeln zwischen der Größe eines Sandkorns und eines Hauses“, erklärt Cronin das Problem.

Die Flutwelle nimmt Sand, Kies und Steinbrocken mit und kann ihr Volumen rasch verdreifachen. Je nach Zusammensetzung verhält sich ein Lahar wie Wasser oder wie Zement. Um diese Änderungen zu verstehen, müssen Experimente gemacht werden. Das können Vulkanologen aber kaum, sie müssen meist warten, bis die Natur ihnen ein Experiment anbietet. „Da sind wir in Neuseeland klar im Vorteil,“ sagt Lube, der seine Forschung von Kiel in das neuseeländische Palmerston North verlegt hat, um eben diesen Vorteil auszunutzen.


In den vergangenen 150 Jahren schoss 65-mal ein Lahar vom Ruapehu zu Tal. Meist wälzten sich die Schlammlawinen sogar im gleichen Bett talwärts wie ihre Vorgänger. Einmal kam es dabei zur Katastrophe. An Heiligabend 1953 demolierte ein Lahar am Fuß des Ruapehu eine Eisenbahnbrücke. Als kurz danach ein Expresszug voller Menschen in Weihnachtsstimmung über die Brücke fuhr, brach sie ein. 151 Menschen starben, noch Wochen nach der Katastrophe fanden Rettungskräfte Weihnachtsgeschenke. Nach dieser Katastrophe hat Neuseeland nicht nur ein Denkmal am Ort der Katastrophe gebaut, sondern 13 Kilometer oberhalb einen Pfeiler mit verschiedenen Messinstrumenten errichtet, die rechtzeitig vor einem Lahar warnen.


Weil dort im Durchschnitt fast jedes zweite Jahr ein Lahar talwärts schießt, haben Cronin, Lube und ihre Kollegen einige Instrumente aufgebaut. Teure Seismografen messen aus sicherer Entfernung die Erschütterungen, preiswertere Systeme stehen direkt im Bett der Fluten und messen den Wasserdruck, bevor die Welle sie zerdrückt, weitere Geräte erfassen das Gewicht der Fluten. Aus den Werten berechnen die Forscher dann Höhe und Menge des mitgerissenen Gerölls.

Erst wenige Monate sind alle Geräte in Betrieb, als nach tagelangen Regenfällen der See den Rand des aufgeweichten Vulkankraters bersten lässt. In weniger als zwei Stunden schießen rund 1,4 Millionen Kubikmeter Wasser aus dem Krater. 7,4 Kilometer unter dem Gipfel messen die Instrumente bereits eine Schlammlawine von 3,5 Millionen Kubikmeter. Der Lahar hat sein Volumen mehr als verdoppelt, in nur dreißig Sekunden schwillt die Flut auf eine neun Meter hohe Welle an. Pro Sekunde schießen 2250 Kubikmeter Wasser und Sediment talwärts – 16000 Badewannen voll Schlamm in jeder Sekunde.

Bei Kilometer 28 schießen in jeder Sekunde immer noch tausend Kubikmeter Schlamm vorbei, die hier den einzigen Schaden anrichten. Sie reißen die Toilettenhäuschen am Denkmal für die Eisenbahnkatastrophe von 1953 mit sich. Lange vorher hat das Warnsystem auch die Wissenschaftler in Palmerston North alarmiert. Sie fahren so schnell es geht zum Vulkan und beobachten die Fluten direkt. Verblüfft stellt Lube fest, dass der Lahar 82 Kilometer unter dem Kraterrand entfernt aus zwei Wellen besteht, die unmittelbar aufeinander folgen. Erst die zweite Welle ist das Kraterwasser. Es schiebt das Wasser eines normalerweise dort strömenden Flusses wie eine Bugwelle vor sich her. Dies Phänomen hatten die Forscher bislang noch nie beobachten können.

Aus ihren Daten haben Cronin und Lube inzwischen einfache Modelle entwickelt, mit denen sie einen Lahar zumindest ein wenig simulieren können. Solche Modelle wiederum liefern wertvolle Hinweise, wo Wege und Straßen gebaut werden können und wo besser nicht. Oder ob Dämme einen Lahar um Hindernisse wie Eisenbahnbrücken und andere sensible Objekte herumlenken können.