Der Ausbruch des Vulkans Kīlauea auf Big Island, der Hauptinsel von Hawaii, wurde anscheinend durch anhaltende und zeitweise extreme Niederschläge in den Monaten davor ausgelöst. Das zeigen die Wissenschaftler Jamie Farquharson und Falk Amelung von der Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science der Universität von Miami (UM) in einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Nature erschienen ist.
"Wir wussten, dass Änderungen des Wassergehalts im Untergrund der Erde Erdbeben und Erdrutsche auslösen können. Jetzt wissen wir, dass sie auch Vulkanausbrüche auslösen können. Unter dem Druck von Magma bricht nasses Gestein leichter als trockenes Gestein. So einfach ist das." Falk Amelung, Professor für Geophysik an der UM Rosenstiel School und Co-Autor der Studie
Dauereruption mit explosivem Höhepunkt
Der Kīlauea ist einer der aktivsten Vulkane Hawaiis. Die Eruption, die schon Jahre andauerte, trat am 3. Mai 2018 in eine außergewöhnliche neue Phase ein: Der Vulkan schleuderte glühende Lava fast siebzig Meter in die Luft und spuckte Lava über rund 34 Quadratkilometer der besiedelten Ostküste von Big Island. Der beispiellose Ausbruch zerstörte Hunderte von Häusern und ließ die Gipfelkaldera einstürzen, bevor er nach vier Monaten im September 2018 endete.
Steter Tropfen höhlt den Stein
Farquharson und Amelung entwickelten mithilfe einer Kombination aus bodengestützten und Satelliten-Niederschlagsmessungen ein Modell, wie sich der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Vulkans im Laufe der Zeit änderte. Dieser Faktor kann direkt beeinflussen, wie hoch die Neigung zu mechanischen Brüchen im Untergrund ist, und letztendlich die vulkanische Aktivität antreiben.
Hoher Druck unter der Erde
Die Forschungsergebnisse des Teams zeigen, dass der Flüssigkeitsdruck fast ein halbes Jahrhundert lang nicht so hoch war wie unmittelbar vor dem Ausbruch des Kīlauea. Dies hat anscheinend die Magmabewegungen unter dem Vulkan erleichtert, schlagen die Wissenschaftler als Erklärung vor. Ihre Hypothese liefert auch eine Erklärung, warum sich die Erde am Vulkan in den Monaten vor dem Ausbruch nicht wesentlich aufwölbte.
"Ein Vulkan bricht aus, wenn der Druck in der Magmakammer hoch genug ist, um das umgebende Gestein zu brechen, und das Magma an die Oberfläche wandert. Dieser Druckaufbau führt zu einer Anhebung des Bodens um mehrere zehn Zentimeter. Da wir im Jahr vor dem Ausbruch keine signifikante Anhebung feststellten, begannen wir, über alternative Erklärungen nachzudenken." Falk Amelung
Mehr Eruptionen bei Regenwetter
Bei anderen Vulkanen wurden kleine Dampfexplosionen und vulkanische Erdbeben bereits mit dem Einsickern von Regenfällen in Verbindung gebracht. Beim Kīlauea wurde dieser Mechanismus aber zum ersten Mal angewendet, um Magma-Vorgänge in tieferen Schichten zu erklären.
"Interessanterweise stellen wir bei der Untersuchung der historischen Eruptionsaufzeichnungen von Kīlauea fest, dass magmatische Eingriffe und aufgezeichnete Eruptionen in den niederschlagsreichen Abschnitten des Jahres fast doppelt so häufig auftreten." Jamie Farquharson, Postdoktorand an der UM Rosenstiel School und Hauptautor der Studie
Die beiden Autoren der Studie weisen darauf hin: Wenn dieses Phänomen beim Kīlauea nachgewiesen werden kann, tritt es wahrscheinlich auch anderswo auf.
"Nachdem man am Kīlauea Beweise dafür gefunden hat, dass Regen Eruptionen auslösen kann, wird es faszinierend sein, andere Vulkane zu untersuchen. Wenn wir auf der ganzen Welt Regionen identifizieren können, bei denen diese Art der Kopplung zwischen Niederschlag und Vulkanismus besteht, könnte dies einen großen Beitrag dazu leisten, vor den damit verbundenen Vulkangefahren zu warnen." Jamie Farquharson