Naturkatastrophen Was über Vulkane bekannt ist

Bei einem Vulkanausbruch fließt glühend heißes, flüssiges Gestein aus dem Erdinneren. Hier der Villarrica in Chile im Frühjahr 2015.

(Foto: dpa)

Von Hotspots, Aschewolken und Lavaströmen: Was Forscher über Vulkane und ihre Eruptionen wissen.

Von Stephanie Göing

Vulkane sind beeindruckend und beängstigend zugleich. Was genau passiert bei einem Ausbruch? Kann man ihn vorhersagen? Wie viele aktive Vulkane gibt es überhaupt und wie unterscheiden sich verschiedene Arten? Die wichtigsten Fragen und Antworten.

Was ist ein Vulkan?

Es gibt sie in allen möglichen Formen und Größen, ob als gigantischer Berg oder unscheinbarer Krater. Keiner gleicht dem anderen. Doch eines haben sie gemeinsam: Jeder Vulkan ist eine Öffnung in der Erdkruste, durch die geschmolzenes Gestein aus dem Inneren der Erde entweichen kann.

Wieso gibt es Vulkane und Vulkanausbrüche?

Um das zu verstehen, braucht es einen kurzen Exkurs zum Aufbau der Erde: Nur die obersten Kilometer der Erdkruste sind erkaltetes, festes Gestein. Bereits nach 30 Kilometern Tiefe herrschen etwa 900 Grad Hitze und extremer Druck. Hier sammelt sich zähflüssiges Gestein, das Magma, in Kammern an. Noch tiefer, in der Mitte der Kugel, ist es mit 5500 Grad so heiß wie auf der Oberfläche der Sonne. Die Erdkruste schwimmt quasi auf dem beweglichen Inneren wie eine Eisschicht auf Wasser. Sie ist in mehrere große und kleinere Platten gebrochen, die sich gegeneinander verschieben. Das kann Gebirge auffalten, Erdbeben verursachen - und Vulkanausbrüche. Denn dort, wo die Erdplatten aneinander stoßen, reiben, sich untereinander schieben oder auch auseinanderdriften, entstehen Risse. Durch den Druck der Platten wird das Magma aus den Kammern durch einen sogenannten Vulkanschlot an die Oberfläche gedrückt - mal mehr, mal weniger explosionsartig. Daher befinden sich auch die meisten Vulkane an den Grenzen der Erdplatten.

Was ist ein "Hotspot"?

Ein Vulkan über einem sogenannten Hotspot liegt nicht an der Grenze einer Erdplatte, sondern mitten auf einer solchen. An einem Hotspot ist die Hitze in der Tiefe der Erde besonders hoch, weshalb Magma nach oben steigt und die Kruste aufschmilzt. Dort entsteht ein Vulkan. Da der Hotspot aber immer am gleichen Ort bleibt, während sich die Erdplatte über ihm weiterbewegt, entstehen im Laufe der Zeit mehrere Vulkane hintereinander in einer Reihe. Der Hotspot fräst quasi eine Kette von Löchern durch die Erdkruste. Inselreihen wie Hawaii oder die Kanaren sind typische Beispiele für Vulkane über Hotspots. Aber auch die Eifel oder Island sind auf diese Weise entstanden.

Leben am Fuße des Vulkans: Fruchtbare Erde, doch ständige Gefahr. Hier der Bromo in Indonesien im Sommer 2016.

(Foto: dpa)

Wie läuft ein Vulkanausbruch genau ab?

Sobald das flüssige, heiße Gestein, das Magma, an der Erdoberfläche ausgetreten ist, heißt es Lava. Diese kann entweder vom Vulkan hinabfließen, dann handelt es sich um eine sogenannte effusive Eruption, oder explosionsartig hinausgeschleudert werden, dann ist es eine explosive Eruption. Dann kühlt sie ab und wird wieder zu festem Gestein. So entsteht auch der eigentliche Vulkanberg. Ist die Lava beim Herausfließen noch sehr heiß, leuchtet sie hellrot und fließt in sogenannten Lavaströmen schneller und damit weiter als kühlere Lava. Auf Hawaii etwa erreichen Lavaströme des Kilauea sogar das Meer und lassen dadurch neues Land entstehen. Zusammen mit dem Magma werden unter hohem Druck noch Gas, Vulkanasche und Wasserdampf an die Erdoberfläche befördert, oft auch mit glühenden oder bereits erkalteten Gesteinsbrocken. Das führt zu einer weißen (Wasserdampf) oder schwarzen (Vulkanasche) Ausbruchswolke über dem Vulkan, die mehrere Kilometer hoch sein kann. Bei sehr hohem Druck können auch ganze Bergkuppen weggesprengt werden und sich als kochend heiße Schlammlawine über die Hänge ergießen. Sehr gefährlich sind sogenannte pyroklastische Ströme: Das sind bis zu 800 Grad heiße Gas- und Aschewolken, die sich rasend schnell ausbreiten und alles vernichten, was in ihrem Weg liegt. Den Einwohnern von Pompeji wurden sie im Jahr 79 nach Christus zum Verhängnis.

Wie viele aktive Vulkane gibt es aktuell?

Dafür muss man definieren, wann ein Vulkan als aktiv gilt. Wenn man dazu alle Vulkane zählt, die in den letzten 10 000 Jahren ausgebrochen sind, gibt es aktuell rund 1400 aktive Vulkane - Ausbrüche auf dem Meeresgrund nicht mitgezählt.

Gibt es auch in Deutschland aktive Vulkane?

Der Ausbruch des Laacher See-Vulkans in der Eifel vor 11 000 Jahren war der letzte Vulkanausbruch in Deutschland. Bis auf zwei gelten alle deutschen Vulkangebiete als erloschen: In der Eifel deuten Erdbeben und austretende Gase darauf hin, dass hier in der Tiefe Magma brodelt. Auch in der Oberpfalz befinden sich noch aktive Vulkane, die theoretisch jederzeit ausbrechen können.

Welche Arten von Vulkanen gibt es?

Jeder Vulkan ist anders, doch grob kann sie anhand ihrer Form einteilen:

  • Schichtvulkane oder Stratovulkane sind spitze, kegelförmige Berge, die durch übereinander gelagerte Schichten aus zähflüssiger Lava geformt wurden. Der Vesuv in Italien ist der wohl bekannteste Vulkan dieser Art.
  • Schildvulkane entstehen durch sehr schnell fließende Lava und breiten sich daher flach aus, wie ein zu Boden gefallener Schild. Beispiele für diese Form sind die Hawaii-Inseln, die größten Vulkane der Erde.
  • Lavadome sind säulenförmige Erhebungen, die durch sehr zähflüssige Lava über dem Schlot aufgehäuft werden. Sie verschließen diesen wie ein Pfropf und können beim nächsten Ausbruch sehr gefährlich werden.
  • Schlacken- oder Aschenkegel bilden sich, wenn Wasser in die Magmakammer läuft. Durch den Druck des Wasserdampfs wird das Gestein darüber zertrümmert und das leichte Asche- und Bimssteinmaterial lagert sich bei dem Ausbruch um den Schlot herum ab. Daher ist diese Art von Vulkan auch extrem gleichmäßig geformt, wie ein Kegel ohne Spitze, aber nur wenige hundert Meter hoch.
  • Eine Caldera (spanisch für "Kessel") ist ein Krater, der entweder durch Wegsprengen oder Einsturz des Gipfels entsteht. In tiefen Calderen kann sich auch ein See bilden, ebenso wie in einem Maar, einer trichterförmige Mulde, die durch Wasserdampfdruck aus dem Untergrund freigesprengt wird. In der Eifel gibt es mehrere Maare.

Der Tuffring des Diamond Head auf Oahu, Hawaii, entstanden während eines explosiven Vulkanausbruchs vor mehreren Hunderttausend Jahren.

(Foto: Chase O/ Unsplash.com)

Wie gut lässt sich ein Vulkanausbruch vorhersagen?

Eine absolut verlässliche Vorhersage für Vulkanausbrüche gibt es nicht. Überwachungssysteme können aber Anzeichen für einen drohenden Ausbruch entdecken: Das wichtigste Hilfsmittel ist die Seismologie, die Messung von Erdbeben. Die Erschütterungen kündigen Vulkanausbrüche an und begleiten sie, da das aufsteigende Magma gegen das Gestein drückt. Dies kann auch zu Aufwölbungen am Vulkanberg führen, der sich quasi aufbläht. Vulkanologen können diese Veränderungen millimetergenau messen. Ein weiteres Indiz ist ein Anstieg der Temperatur des Vulkans, oftmals gemessen durch Infrarotbilder von Satelliten. Auch das Austreten von Gasen aus dem Gipfel oder an den Hängen des Vulkanberges deutet auf einen baldigen Ausbruch hin, ebenso wie lokale Veränderungen im Schwere- oder Magnetfeld des Vulkans.

Wie können Tiere dabei helfen, Vulkanausbrüche vorherzusagen?

Tiere scheinen Naturkatastrophen oft intuitiv zu erahnen. Wie genau sie dies machen, ist noch nicht bekannt. Doch verlassen sie Gebiete, die kurze Zeit später in Lava versinken, oft schon im Voraus. Das könnte man sich zunutze machen: Die "International Cooperation for Animal Research Using Space" (kurz: ICARUS) hat ein Satelliten-basiertes System entwickelt, um das Bewegungsverhalten von Tieren zu untersuchen. Dadurch könnten in Zukunft möglicherweise Vulkanausbrüche vorhergesagt werden. Seit Februar 2018 befinden sich die Komponenten des Projekts auf der ISS, aktuell läuft ein Testdurchlauf. Anfang 2019 soll das System dann im Regelbetrieb starten.

Warum kann ein Vulkanausbruch zu Flugverbot führen?

Vulkanasche, die als Wolke bei einem Vulkanausbruch aufsteigt, kann sich sehr weit ausbreiten und ist extrem gefährlich für den Flugverkehr: Die feinen Körnchen aus Lavagestein können in den Turbinen der Flieger zu Glaskugeln schmelzen und sie blockieren. Auch Bordsensoren können durch die Asche beeinträchtigt und Cockpitscheiben zerkratzt werden.

Schöner Überrest vom letzten Ausbruch: Vulkansee auf Sao Miguel, Azoren.

(Foto: photoplace - stock.adobe.com)

Wie wird die Stärke des Ausbruchs gemessen?

Die Stärke eines Vulkanausbruchs wird mit dem Vulkanexplosivitätsindex, abgekürzt VEI, mit Werten von 0 bis 8 angegeben. Eine Erhöhung um eine Stufe auf dem VEI entspricht einer Verzehnfachung der Ausbruchsstärke, ähnlich wie bei der Richter-Skala für Erdbeben. Entscheidend dafür ist vor allem, wie viel Material ausgestoßen wird und wie hoch die Ausbruchswolke ist. Entstehen nur Lavaströme ohne Ausbruchswolke, entspricht das einem VEI von 0, selbst wenn diese durchaus verheerend sein können.

Was war der bislang schlimmste Vulkanausbruch?

Der Ausbruch des Toba im heutigen Indonesien vor rund 74.000 Jahren war der stärkste Vulkanausbruch der letzten zwei Millionen Jahre und wird auf einen VEI von 8 geschätzt. Er brachte die Menschheit an den Rand des Aussterbens. Beim Ausbruch des Krakatau in Indonesien 1883 starben 36 000 Menschen. Das ist bislang die höchste bekannte Opferzahl aufgrund eines Vulkanausbruchs, bei einer Stärke von 6 auf der VEI-Skala. Anfang des 20. Jahrhunderts auf Martinique forderte der Ausbruch des Pelée 29 000 Tote, 1985 verloren 23 000 Menschen ihr Leben durch den Nevado del Ruiz in Kolumbien.

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