Geoforschung aus Potsdam Forscher berechnen: Wo brechen Vulkane aus?

Wo bricht ein Vulkan das nächste Mal aus? Sie haben richtig gelesen: Wir fragen nicht wann, sondern wo. Jetzt werden Sie denken: Na oben — ist doch klar. Aber das ist nur die halbe Wahrheit. Bei vielen Vulkanen bricht das Magma an den Seiten aus und überflutet Dörfer und Städte. Wissenschaftler vom Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie die Orte des Ausbruchs berechnen können.

Im Süden Italiens, bei Neapel, liegen die Campi Flegrei – die Phlegräischen, oder auf Deutsch brennenden Felder. Überbleibsel eines weitgehend unterirdisch liegenden Vulkans mit einer riesigen Magma-Kammer. Wenn die ausbricht, könnte es eine globale Katastrophe geben, befürchtet die Physikerin Dr. Eleonora Rivalta. Doch Vorhersagen, wo die Lava aus der Erde bricht, seien bisher sehr unkonkret. Die Forscherin veranschaulicht das an einem Schießstand: "Wenn ich mit einem Gewehr schieße, kenne ich die Gleichung für die Bewegung so gut, dass ich überhaupt keine Statistik brauche. Ich schieße, ich treffe." 

Wahrscheinlichkeiten als Grundlage …

Anders sei es mit Magma. Das schießt zwar auch aus der Erde, wird aber auf seinem Weg nach draußen behindert, ausgebremst. Bei diesem Prozess, gibt es keine Gleichung, keinen klaren Rechenweg, um vorherzusagen, wo das Magma austritt: "Aber was ich machen kann ist, anhand vieler Daten die Wahrscheinlichkeit zu berechnen", erklärt Eleonora Rivalta. 

… und Physik oben drauf

Eine Frau in einem Büro vor einem Computer
Dr. Eleonora Rivalta Bildrechte: Sreeram Reddy Kotha

Daten aus der Vergangenheit gebe es sehr viele. Auch wo die Magma-Felder unter der Erde liegen, wissen die Forscher. Das sehen sie auf Satellitenbildern, ebenso wie und ob sie sich bewegen. Doch Vulkane sind unberechenbar. Das heiße Magma hat die Kraft, sich unterirdisch einen Weg durch den Fels zu bahnen, manchmal über mehr als zehn Kilometer. Um trotzdem den Weg vorherzusagen, nehmen die Wissenschaftler vom Deutschen Geoforschungszentrum und Kollegen aus Italien eine zweite Disziplin  hinzu. Die Physik. Sie berechnen den Weg des unterirdischen Magma-Stroms anhand der tektonischen Plattenbewegung.

Eine andere Komponente ist das Gewicht eines Vulkans: "Ein Berg hat ein großes Gewicht und komprimiert die Kruste unterhalb, eine weitere große Spannung. All diese Spannungen summieren sich und interagieren", erklärt Rivalta.

Und nun kommt die eigentliche Arbeit. Eine von den Potsdamer Forschern entwickelte Software nimmt nun alle vorhandenen Daten, wo früher die Lava aus der Erde trat, die tektonische Situation unter dem Vulkan, bevor er ausbrach, und spielt die Situation vor dem letzten Vulkanausbruch durch. "Das mache ich zehn Millionen mal, bis ich ein Spannungsfeld finde, das die Magma-Kammer an allen Orten, wo ich vorherige Ausbruchsorte hatte, verknüpfen kann", so die Wissenschaftlerin.

In wenigen Jahren einsatzbereit

Irgendwann errechnet das Programm genau die Orte, wo die Lava aus der Erde trat. Das ist dann der Ausgangspunkt, die Kalibrierung des Programms, um es für Vorhersagen zu nutzen. Die brennenden Felder bei Neapel waren das erste Versuchsobjekt, neue Anwendungen sind auf Sizilien und einem Vulkan im Indischen Ozean geplant. Noch zwei, drei Jahre, schätzt die Physikern vom Deutschen Geoforschungszentrum. Dann könne das Programm so anwenderfreundlich sein, dass es Forscher weltweit für Vorhersagen nutzen können. 

Die Ergebnisse der aktuellen Forschung sind im Magazin Science Advances veröffentlicht worden.

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL | 31. Juli 2019 | 17:00 Uhr