Wenn heiße Lava und giftige Gase aus der Magmakammer eines Vulkans strömen und in seine äußere Umgebung verteilt werden, sich dabei eine große Rauchwolke am Himmel bildet und lange, rot-orange leuchtende Lavaströme zum Fuße des Vulkanes fließen, so stellt dies eine Eruption dar, die es vermag, ganze Landstriche – und bei einem Supervulkan – sogar die ganze Welt zu verändern.

Die Entstehung von Vulkanausbrüchen

Der Wortursprung der Vulkane, die es sowohl an Land als auch auf dem Meeresgrund gibt, ist auf den römischen Gott des Feuers und des Blitzes mit dem Namen Vulcanus zurückzuführen, der sich unter dem Ätna in Italien aufhalten soll. Früher galt ein Vulkanausbruch als Zeichen dieses Gottes und ihm wurde mit Ehrfurcht begegnet. Seit einigen Jahren sind jedoch die wahren Ursachen der Vulkanausbrüche bekannt und die Entstehung dieser kann detailliert beschrieben werden.

Der Grund für Vulkanausbrüche ist tief im Inneren der Erde zu suchen. In einer Tiefe von ungefähr 100 Kilometern herrschen Temperaturen von 1000 – 1300 °C vor. Bei solch hohen Temperaturen ist das Gestein der Erde nicht mehr fest, sondern bereits in einem flüssigen Zustand. Durch das schmelzende und sich ausdehnende Gestein, entstehen Magmakammern im Inneren der Erde, die nicht nur das flüssige Gestein, sondern auch die mit der Zeit entstehenden Gase beherbergen.

Der Druck in den Magmakammern steigt nun stetig an, da die immer mehr Gase entstehen. Ab einem bestimmten Punkt ist dieser Druck so hoch, dass er nach Oben hin abgeleitet wird, das Magma also aufsteigt und es schließlich zu einem Vulkanausbruch kommt. Das Magma kann aus dem Erdmantel kommen oder auch aus der Grenze zwischen der unteren Erdkruste und dem Erdmantel. Inzwischen existieren bereits zahlreiche Methoden, um Vulkanausbrüche vorhersagen und damit Katastrophen vermeiden zu können. Speziell dafür ausgerichtete Vulkanobservatorien, vulkanologische Institute sowie meteorologische Institute befassen sich mit diesem Schwerpunkt.

Zur Vorhersage wird zum einen die Eruptionsgeschichte des jeweiligen Vulkanes betrachtet, um Berechnungen durchführen zu können, die Aufschluss darüber geben, wann die Wahrscheinlichkeit für eine erneute Eruption wieder gegeben ist. Zum anderen gibt es Erdbebenmessungen mit dem Seismometer, die zur Vorhersage von Vulkanausbrüchen dienen.

Messungen zur Beobachtung

Hierbei wird auf Schwarmbeben – also mehrere kleinere Erdbeben in einem bestimmten Gebiet – geachtet, da diese auf Vulkanausbrüche in der unmittelbaren Zukunft hindeuten können. Ebenso gibt es Messungen des Steigungswinkels eines Vulkanes. Diese berechnen das Aufblähen des Vulkans, der sich kurz vor seinem Ausbruch, aufgrund des hohen Drucks in seinem Inneren, aufbläht. Für diese Messungen werden Satelliten als auch GPS-Systeme benutzt.

Außerdem können heiße Quellen in der Umgebung des Vulkans Aufschluss über seine Aktivität geben. Wenn sich die Anzahl der heißen Quellen erhöht oder sich deren Größe ausweitet, so ist die Wahrscheinlichkeit für eine Eruption ebenfalls sehr hoch. Obendrein können auch die aufsteigenden Gase in der näheren Umgebung des Vulkans Hinweise auf dessen Eruptionsfreudigkeit geben.

Klassifizierung

Grundsätzlich werden zwei Eruptionsarten unterschieden. Diese sind explosive und effusive Eruptionen. Explosive Eruptionen besitzen die Fähigkeit, gewaltige Gesteinsmengen in die Luft zu sprengen. Sie entstehen, wenn es entweder zu einer Überhitzung des Wassers über einer Magmakammer kommt oder auch durch eine spezielle chemische Zusammensetzung des Magmas. Durch eine solche Explosion entstehen die bekannten Vulkankrater – Caldera genannt. Wird dieser Krater geflutet, so entsteht wiederum ein Kratersee.

Eine explosive Eruption kann mitunter auch Tsunamis hervorrufen. Weiterhin kann der Vulkan bei der Explosion völlig in sich zusammenbrechen, was dazu führt, dass die Lava und die Asche aus seinem Inneren strömen und sich hangabwärts bewegen. Ebenso können auch Schlammlawinen entstehen. Eine effusive Eruption hingegen bringt hauptsächlich Lava hervor.

Eruptionsarten

Wissenschaftler unterscheiden jedoch auch zwischen unterschiedlichen Ausbruchsorten und dem Mechanismus, mit dem der Ausbruch vonstattengeht. Hierzu gehören beispielsweise Plinianische Eruptionen, die sehr explosiv sind und viel Ascheregen mit sich bringen, Peleanische Eruptionen, die nach dem Mount Pelée auf Martinique benannt sind und durch eine hohe Zähflüssigkeit des Magmas gekennzeichnet sind und Vulkanische Eruptionen, für die kurze Explosionen charakteristisch sind, die mehrere Stunden andauern können.

Des Weiteren wird zwischen Strombolianischen-, Hawaiischen-, Phreatischen-, Subglazialen-, Submarinen- und Surtseyanischen Eruptionen unterschieden. Die Hawaiischen Eruptionen finden auf den hawaiischen Inseln statt und sind von sehr dünnflüssigem und etwa 1000 °C heißem Magma gekennzeichnet. Zudem sind deren Vulkane schildförmig und heißen somit Schildvulkane. Subglaziale Eruptionen finden unter Gletschern statt, Submarine Eruptionen entstehen unter der Meeresoberfläche und für Phreatische Eruptionen ist ausströmender Wasserdampf typisch.

Die Surtseyanischen Ausbrüche sind von besonderer Qualität. Sie finden ihren Ursprung auf dem Meeresgrund, wobei aus den Vulkanausbrüchen ganze Inseln erschaffen werden, die sich durch Lavakissen nach und nach bilden.

Gefahren und deren Auswirkungen

Zurzeit gibt es etwa 1.500 tätige Vulkane auf der ganzen Welt. Alle diese Vulkane bringen bei einem Ausbruch viele Gefahren mit sich, die es gilt, zu wissen, um im Falle einer Eruption schnell handeln zu können. Effusive Ausbrüche sind weitaus weniger gefährlich als explosive Ausbrüche, da hierbei meist weniger Menschen sterben. Häufig fliegen in einem Umkreis von mehreren hundert Metern riesige Gesteinsbrocken durch die Luft, Ascheregen fällt nieder, sammelt sich auf den Äckern und Straßen und ruft gereizte Schleimhäute und Husten hervor oder Säureregen greift die Pflanzen an und trägt dazu bei, dass diese innerhalb kürzester Zeit absterben.

Während eines Vulkanausbruchs werden Gase, bestehend aus Kohlendioxid, Salzsäure, Schwefeldioxid und Methan freigesetzt, die äußerst giftig sind. Lavaströme fließen zwar meist langsam, sodass die Menschen zu Fuß fliehen können, jedoch zerstören die heißen Ströme ganze Ortschaften mit Leichtigkeit. Schlammströme, die sogenannten Lahare, können einige Meter hoch werden und Geschwindigkeiten bis zu 100 km/h erreichen, Lawinen aus Schutt und Geröll stürzen am Vulkan herunter und sogar Flutwellen können durch Vulkanausbrüche ausgelöst werden.

Pyroklastischen Ströme

Mitunter am meisten gefürchtet sind jedoch die pyroklastischen Ströme, die zwischen 300 – 800 °C heiß sind, am Vulkan hinab fließen und dabei Geschwindigkeiten bis zu 400 km/h erreichen können. Sie beinhalten glühend heiße Gaskissen, auf denen Lavabrocken, Asche und Lava schwimmen. Kommt es zu einer Eruption so sind Ernteausfälle und Hungersnöte oft die Folgen. Bei den Menschen treten meist Verbrennungen und Atemnot auf, wenn sie sich zu lange in der Nähe des ausbrechenden Vulkans aufhalten. Insgesamt leben rund 500 Millionen Menschen weltweit in der Nähe von Vulkanen und müssen immer mit einem Ausbruch rechnen.

Massive Vulkanausbrüche in der Erdgeschichte

Vor etwa 250 Millionen Jahren kam es im heutigen Russland zu einer gewaltigen Katastrophe. Dieses auch unter dem Namen ‚Perm-Katastrophe‘ bekannte Ereignis überlebten nur etwa 4 % der Tierarten auf der Erde. Dabei kam es zu massiven und zahlreichen Vulkanausbrüchen, deren Lavamassen sich auf einer Fläche von über 1,5 Millionen Quadratkilometern ausbreiteten. Der wahrscheinlich heftigste Ausbruch in der Erdgeschichte fand etwa vor 30 Millionen Jahren statt, als der Vulkan im heutigen Colorado ausbrach und dabei über 5.000 Kubikkilometer Lava ausgespien haben soll.

Für die Eiszeit soll vor zwei Millionen Jahren eine Eruption des Yellowstone in Wyoming, den USA, verantwortlich gewesen sein. Dieser wird auch als Supervulkan bezeichnet – da er 75 km lang und 35 km breit ist. In den letzten Jahrhunderten kam es ebenso zu gewaltigen Vulkanausbrüchen. Hier sind zum Beispiel der Ausbruch des Krakatau in Indonesien im Jahre 1883, der Ausbruch des Vesuv im Jahre 1979 und der Ausbruch des Mount Pelée zu nennen, bei denen unter anderen Tausende von Menschen durch pyroklastische Ströme starben. Heutzutage brechen durchschnittlich siebzig Vulkane im Jahr aus, wobei die Region des Pazifischen Feuerrings wohl eine der bekanntesten und gefährdetsten ist.