Vulkanausbrüche auf der ganzen Welt richten nicht nur immense materielle Schäden an, sie fordern auch immer wieder zahlreiche Todesopfer und machen Menschen obdachlos. Ein Heer von Vulkanologen suchte bisher vergeblich nach einem geeigneten Frühwarnsystem. Donald Bruce Dingwell von der Abteilung für experimentelle Vulkanologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München könnte jetzt eine Methode gefunden haben.
Dingwell erprobt eine neue Methode der Frühwarnung, die ein bisher kaum beachtetes Phänomen ausnutzt: charakteristische Geräusche aufsteigenden Magmas vor einem Ausbruch. Der Professor für Geologie und Geophysik beschäftigt sich seit dem Studium mit den chemischen und physikalischen Eigenschaften von vulkanischen Gesteinen. Die aktuellen Forschungen des gebürtigen Kanadiers sind Teil eines internationalen Projekts, das sich mit Veränderungen des Fließverhaltens des Magmas beschäftigt.
Von besonderem Interesse sind Bruchgeräusche im Magma. Wird die zähflüssige Gesteinsschmelze beim Aufsteigen so stark deformiert, dass sie ihren inneren Zusammenhalt verliert, dann bricht sie – ähnlich dem Zerreißen einer Stange Knetmasse, die überdehnt wird. „Und dieses Bruchgeräusch können wir hören“, sagt Dingwell. Mithilfe piezoelektrischer Bauteile errichten die Forscher ein Netzwerk aus hochempfindlichen Empfängern, die die Schallwellen im Boden in elektrische Impulse umwandeln und zur Verrechnung an einen Computer leiten.
Die Idee zu einem solchen System kam Dingwell in einem alten Eisenerzstollen. „Holz spricht, bevor es bricht“ hieß dort eine Maxime der Kumpel aus dem Bergbau. Warum sollte in Analogie dazu nicht auch gelten: Der Vulkan spricht, bevor er speit? Der Forscher begann, im Magma ausbrechender Vulkane systematisch nach Signalen zu suchen, die Hinweise auf einen bevorstehenden Ausbruch liefern. „Das Wissen über akustische Phänomene im Magma ist noch sehr jung“, sagt Dingwell. „Als ich vor zehn Jahren meine Ideen auf einem Kongress vorstellte, haben Kollegen mich noch für verrückt erklärt.“
Nach zwei Jahren experimenteller Laborarbeiten an Gesteins- und Magmaproben fanden die Wissenschaftler typische akustische Signale. Von der Praxistauglichkeit ihrer Methode sind sie überzeugt: „Man muss nur wissen, worauf man zu hören hat. Bisher werden die zugänglichen Vulkane der Welt mithilfe von seismischen Methoden überwacht.“ Dingwell hat seine Arbeiten in der britischen Wissenschaftszeitschrift „Nature“ veröffentlicht: „Darin erläutern wir den Kollegen, um welche Signale es sich bei unserem System handelt.“
Lange Ruhephasen sind trügersich
Wie wichtig die kontinuierliche Erforschung der Feuerberge ist, zeigt sich spätestens dann, wenn ein längst erloschen geglaubter Vulkan nach langer Ruhepause wieder zu neuem Leben erwacht. Derartige Ausbrüche beeindrucken Anwohner und Wissenschaftler immer wieder aufs Neue. Nach langen Ruhezeiten werden sie meist mit fürchterlicher Gewalt wieder aktiv. 1991 brach nach einer Ruhepause von 900 Jahren der Vulkan Unzen in Südjapan unvermittelt aus.
Derartig lange Pausen sind kein Einzelfall, wie sich ebenfalls 1991 am Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen zeigte. Nach 600 Jahren Ruhe sprengten am 14. und 15. Juni gewaltige Explosionen die obersten 300 Meter des ehemals rund 1800 Meter hohen Vulkans ab. Die Eruption war eine der gewaltigsten des 20. Jahrhunderts. Das erste Anzeichen für einen bevorstehenden Ausbruch war damals ein heftiges Erdbeben, das fast ein Jahr zuvor die Insel Luzon im August 1990 heimgesucht hatte.
Der Pinatubo ist einer von 21 aktiven Vulkanen auf den Philippinen, und er liegt nur rund 90 Kilometer von der Hauptstadt Manila entfernt. Da aus historischen Aufzeichnungen keine Ausbrüche bekannt waren, galt er lange Zeit als erloschen und wurde auch nicht überwacht. Ein Irrtum, der sich als tödlicher Fehler erwies. Die ausgeflossene Lava zerstörte Hunderte von Quadratkilometern Land, und die bei der Explosion freigesetzte Aschewolke wurde 34 Kilometer hoch in die Atmosphäre geschleudert. Der kurze Zeit später einsetzende Monsun wusch einen Teil der Asche wieder aus der Atmosphäre und verwandelte die Ascheschichten am Boden in Schlammfluten, die ganze Landstriche verwüsteten und alles vernichteten.
Wie verheerend historische Ausbrüche auch immer waren und wie viele Opfer sie an Menschen und Material auch immer forderten, die Menschen kamen immer wieder zurück. Kaum dass die Lava erstarrt und die unmittelbare Gefahr vorbei zu sein schien, siedelten die Menschen wieder an den Hängen der Vulkane – auch am Pinatubo. Hunderte von Jahren lebten Menschen am Hang dieses Vulkans, ohne dass sie Ausbrüche erleben mussten. Sie nutzten den fruchtbaren vulkanischen Boden zum Anbau von Bananen und Kaffee. Die Flüsse, die am Pinatubo entspringen, stellten ihre Existenzgrundlage dar. Niemand rechnete damit, dass der Berg eine Gefahr darstellen könnte, und doch erwachte er zu neuem Leben.
Mit dem Vesuv und dem Ätna befinden sich zwei der aktivsten Feuerberge der Erde in Europa. „Noch hat sich unsere Methode nur im Labor bewährt“, sagt Dingwell. „Wir hoffen deshalb, dass unsere Messungen nun auch an realen Vulkanen vorgenommen werden.“ Erste Feldversuche wollen die Münchener gemeinsam mit mexikanischen Kollegen an Vulkanen in Mittelamerika durchführen. „Auf die Ergebnisse der Messkampagnen in Mexiko sind wir schon sehr gespannt“, sagt Dingwell.
