Supervulkane: Was die Überwachung voraussagen kann

Erdbeben, Bodenverformungen und Gasausstöße helfen Vulkanologen, große Vulkansysteme zu beobachten. Ungewöhnliche Aktivität zu erkennen, bedeutet jedoch nicht, den Zeitpunkt eines Superausbruchs bestimmen zu können.

Ein Vulkan kann beben, sich aufwölben oder seine Gasemissionen verändern, ohne dass ein großer Ausbruch unmittelbar bevorsteht. Für Wissenschaftler bedeutet einen Ausbruch vorherzusagen daher nicht, ein einzelnes Anzeichen wie einen Countdown zu lesen: Sie müssen mehrere Messwerte verfolgen, sie mit der üblichen Aktivität vergleichen und feststellen, ob sie eine schlüssige Entwicklung erkennen lassen.

Diese Unterscheidung ist besonders wichtig bei großen Vulkansystemen wie Yellowstone. Die Überwachung kann Veränderungen erkennen und dabei helfen, eine Gefahr einzuschätzen. Für sich allein kann sie weder den Zeitpunkt noch die Größe eines künftigen Ausbruchs bestimmen.

«Supervulkan» beschreibt einen vergangenen Ausbruch

Der Begriff «Supervulkan» bezeichnet ein vulkanisches Zentrum, das mindestens einen Ausbruch der Magnitude 8 auf dem Vulkanexplosivitätsindex VEI hervorgebracht hat. Für diese Kategorie ist ein Ablagerungsvolumen von mehr als 1 000 Kubikkilometern das entscheidende Kriterium. Es handelt sich um eine Klassifizierung, die auf dem Ausmaß eines vergangenen Ausbruchs beruht, nicht um eine Diagnose dessen, was der Vulkan als Nächstes tun wird.

Yellowstone, Toba in Indonesien, Taupo in Neuseeland und Long Valley in Kalifornien zählen zu den Systemen, die mit großen explosiven Ausbrüchen in der Vergangenheit in Verbindung gebracht werden. Ihre Calderas – weite Senken, die entstehen, wenn der Boden nach dem Abzug von Magma absinkt – zeugen von diesen Ereignissen. Ein Vulkan, an dem es einen Superausbruch gegeben hat, kann aber auch viel kleinere Ereignisse hervorbringen.

Yellowstone ist ein konkretes Beispiel dafür. Nach Angaben des US Geological Survey (USGS) bestand die jüngste vulkanische Aktivität dort vor etwa 70 000 Jahren aus einem Lavastrom. Die Behörde präzisiert, dass das System seit dem letzten großen Calderaausbruch vor etwa 640 000 Jahren zahlreiche vergleichsweise wenig explosive Ausbrüche erlebt hat, hauptsächlich Lavaströme. Die Kategorie «Supervulkan» bedeutet also weder, dass jeder erneute Aktivitätsschub gigantisch wäre, noch, dass ein solcher Ausbruch in regelmäßigen Abständen zu erwarten ist.

Verschiedene Instrumente zur Beobachtung desselben Systems

Vulkanologen suchen nach messbaren Veränderungen in verschiedenen Bereichen des Vulkans. Die Seismologie erfasst Erdbeben, darunter Schwärme, also Gruppen kurz aufeinanderfolgender Erschütterungen. Ihre Entwicklung kann dabei helfen, Gesteinsbrüche oder Bewegungen von Flüssigkeiten in der Tiefe zu erkennen. In manchen Vulkangebieten sind Erdbeben jedoch häufig: Ihr Auftreten reicht nicht aus, um einen Ausbruch anzukündigen.

Die Geodäsie misst Bodenverformungen. GPS-Stationen und Radarsatelliten können Hebungen oder Senkungen verfolgen, manchmal im Bereich weniger Millimeter. Diese Veränderungen geben Aufschluss über Druckänderungen und Bewegungen unter der Oberfläche. Auch hier gilt: Ein sich verformender Boden ist für sich allein kein Beweis dafür, dass sich ein Ausbruch anbahnt. Vulkansysteme unterliegen auch Schwankungen, ohne dass es zu einem Ausbruch kommt.

Wissenschaftler verfolgen auch die Gasemissionen, etwa von Kohlendioxid und Schwefeldioxid, sowie die Temperatur und bestimmte Parameter von Gewässern und heißen Quellen. Diese Messungen dokumentieren den Austausch zwischen Magma, Gestein, Gasen und Grundwasser. In Yellowstone beobachtet das Yellowstone Volcano Observatory, an dem sich der USGS beteiligt, unter anderem Erdbeben, Bodenverformungen, Fließgewässer und bestimmte Temperaturen.

Aufschlussreich ist der Zusammenhang zwischen den verschiedenen Hinweisen. Eine ungewöhnliche gleichzeitige Entwicklung mehrerer Signale, die an verschiedenen Orten und über einen längeren Zeitraum beobachtet wird, ist aussagekräftiger als eine einzelne Messung. Fachleute vergleichen sie mit dem Grundniveau, also der üblichen Aktivität des Systems. Der USGS betont, dass Erdbeben geringer Magnitude, Hebungen oder Senkungen sowie Gasaustritte in Yellowstone zu den üblichen Phänomenen gehören und für sich genommen keinen unmittelbar bevorstehenden Ausbruch anzeigen.

Eine Krise zu erkennen, heißt nicht, einen Ausbruch zu datieren

Es gilt, drei Fragen zu unterscheiden. Erstens: Verändert sich die Aktivität eines Vulkans? Zweitens: Ist diese Veränderung als Krise einzustufen, die zu einem Ausbruch führen könnte? Drittens – und das ist schwieriger –: Wo, wann und in welchem Ausmaß wird das Ereignis stattfinden? Die Instrumente liefern Beobachtungen, die zu dieser Einschätzung beitragen; sie machen aus dem Vulkan keine Uhr.

Eine zunehmende Aktivität kann einen Ausbruch ankündigen, sie kann aber auch wieder abklingen oder sich anders entwickeln, ohne das erwartete Szenario hervorzubringen. Auch die Art des Ereignisses ist entscheidend: Ein Lavastrom und ein großer explosiver Ausbruch haben weder dieselbe Dynamik noch dieselben Folgen. Die gesuchten Signale und ihre Interpretation müssen daher im Zusammenhang mit dem betreffenden Vulkan und dem in Betracht gezogenen Ereignis gesehen werden.

Der USGS schätzt, dass eine Episode vor einem katastrophalen Ausbruch in Yellowstone wahrscheinlich erkennbar wäre, ihre genaue Dauer lasse sich jedoch nicht im Voraus bestimmen. Die Behörde spricht von vorbereitender Aktivität, die Wochen, aber auch Monate oder Jahre zuvor einsetzen könnte. Vor kleineren Ausbrüchen können sich manche Vorläufer in den Tagen oder Wochen vor dem Ereignis zeigen. Das sind allgemeine Richtwerte, keine Garantie für einen Zeitrahmen, der für jeden Vulkan oder jeden Ausbruch gilt.

Yellowstone ist nicht «überfällig»

Der Vergleich der Daten vergangener Ausbrüche kann den Eindruck eines Zeitplans erwecken. In Yellowstone gab es drei große Calderaausbrüche, zwischen denen sehr unterschiedliche Zeiträume lagen. Aus diesen Abständen einen Durchschnitt zu berechnen, lässt keinen Rückschluss auf den nächsten Zeitpunkt zu: Zwei Zeitabstände reichen nicht aus, um eine Periodizität festzustellen, und Vulkanausbrüche folgen keinem regelmäßigen Rhythmus.

Der USGS präzisiert außerdem, dass die flache rhyolithische Magmakammer von Yellowstone größtenteils fest ist und nur zu einem Teil aus geschmolzenem Material besteht. Die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob genügend bewegliches Magma vorhanden ist, um einen weiteren großen Ausbruch zu speisen. Ein katastrophaler Ausbruch ist aus geologischer Sicht weiterhin möglich, doch nach Angaben der Behörde gibt es keine Anzeichen dafür, dass er unmittelbar bevorsteht; ein solches Ereignis ist in den nächsten Jahrhunderten unwahrscheinlich.

Die Überwachung verspricht also nicht, den Tag eines Superausbruchs vorherzusagen. Sie dient dazu, Veränderungen zu beobachten, gewöhnliche Schwankungen von einer besorgniserregenderen Krise zu unterscheiden und die Einschätzungen im Zuge neuer Daten zu vermitteln. Für Leserinnen und Leser gilt als wichtigste Orientierung: Ein aktiver Vulkan steht nicht zwangsläufig kurz vor einem Ausbruch, und ein Erdbeben oder eine einzelne Messung reicht für sich allein nicht aus, um festzustellen, dass ein Ausbruch unmittelbar bevorsteht.