Vulkanologie: Neues aus Wissenschaft und Forschung

In dieser Kategorie lest ihr über neue Forschungsergebnisse der Geowissenschaftler, die in Studien zur Vulkanologie und Seismologie veröffentlicht wurden.

Mars: Raureif im Vulkankrater nachgewiesen

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Internationales Forscherteam entdeckt Raureif in mehreren Vulkankratern auf dem Mars

Eine wichtige Entdeckung machte jüngst ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Schweizers Adomas Valantinas vom Physikalischen Institut der Universität Bern: Mit Hilfe von Bildern und Daten der Raumsonden ExoMars Trace Gas Orbiter und Mars Express wiesen sie Raureif nach, der sich im Krater des größten Vulkans des Sonnensystems gebildet hatte. Die Rede ist vom Olympus Mons, der zur Tharsis-Vulkangruppe gehört. Auch in den Kratern anderer Vulkane dieser Gruppe konnte man eine hauchdünne Reifschicht aus Eiskristallen nachweisen. Diese ist nur wenige Mikrometer dick, zeigt aber, dass sich in den vor Sonnenlicht geschützten Bereichen der Vertiefungen Eis aus der Atmosphäre ablagern kann.

Bei den anderen Vulkanen der Gruppe handelt es sich um Arsia Mons, Ascraeus Mons und Ceraunius Tholus. Genau genommen müsste man die Krater als Calderen bezeichnen. In den riesigen Depressionen ist es hinreichend kalt, sodass sich in der dünnen Mars-Atmosphäre überhaupt Eis niederschlagen kann.

In der Caldera von Olympus Mons konnten die Forscher Raureif in einem nur 30 Minuten anhaltenden Zeitfenster beobachten, als es bei Sonnenaufgang -120 Grad Celsius kalt war und der Boden der Caldera noch im Schatten lag. Die Raureifmengen in allen Kratern zusammen beliefen sich auf ca. 150.000 Tonnen und entsprechen in etwa der Wassermenge, die benötigt wird, um 60 Schwimmbecken nach Olympia-Maßstäben zu füllen.

Raureif entsteht, wenn sich feinste Nebeltröpfchen an unterkühlten Oberflächen ablagern und dort sofort gefrieren. Indirekt beweist der marsianische Raureif, dass es trotz der widrigen Bedingungen auf dem Roten Planeten Luftfeuchtigkeit gibt.

In einer Pressemeldung meinte ein Ko-Autor der Studie, Nicolas Thomas, dass „Winde mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen zehn Metern pro Sekunde die Hänge der gewaltigen Berge hinaufsteigen und feuchte Luft von der umliegenden Ebene in höhere Lagen transportieren. Dort kondensiert sie in den schattigen Bereichen der Gipfel und setzt sich als Reif ab – ein ausgesprochen erdähnliches Phänomen.“ Diese Erkenntnisse sind wichtig, um die Dynamik der Mars-Atmosphäre besser zu verstehen. Vielleicht liefern sie auch neue Hinweise darauf, was mit der Atmosphäre unseres Nachbarplaneten geschehen ist, denn sie muss in der Frühzeit des Planeten der Erde ähnlich gewesen sein.

Übrigens, auf dem Foto oben sieht man auch sehr schön die steilen Felsklippen entlang der Basis von Olympus Mons. Sie werden als Indizien dafür angesehen, dass der Vulkan ursprünglich ein Inselvulkan gewesen sein könnte, der sich aus einem flachen Meer erhob.

Studie ergab: Rotation des Erdkerns verlangsamt sich

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Studie bestätigte Verlangsamung der Erdkernrotation – Tageslänge verringerte sich minimal

Eine neue Studie von Forschern der University of Southern California hat gezeigt, dass sich der innere Kern der Erde seit 2010 langsamer dreht als der Erdmantel und die Erdkruste. Diese Entwicklung wurde durch die Auswertung von 143 seismischen Datensätzen von Erdbeben und Atombombentests, die zwischen 1991 und 2023 gesammelt wurden, bestätigt. Vor allem wurden Erdbeben analysiert, die vor der Südspitze Südamerikas ausgingen und den Erdkern durchliefen, wodurch wertvolle Daten zur Rotationsgeschwindigkeit geliefert wurden.

Der innere Erdkern ist eine feste Metallkugel aus Eisen und Nickel mit einem Durchmesser von etwa 1.220 Kilometern. er wird vom äußeren Erdkern umhüllt, der vermutlich aus flüssigem Eisen besteht. Die Rotation des inneren Kerns ist an die Erzeugung des Magnetfelds beteiligt. Während direkte Auswirkungen auf die Plattentektonik und den Vulkanismus schwer zu belegen sind, könnten langfristige geodynamische Prozesse durch Veränderungen in der Rotationsgeschwindigkeit des inneren Kerns beeinflusst werden.

Obwohl bereits frühere Studien Fluktuationen in der Rotationsgeschwindigkeit des inneren Kerns vermuten ließen, überrascht die Entdeckung Wissenschaftler und Laien gleichermaßen und gibt Anlass zu weiteren Untersuchungen.

Forschungsleiter John Vidale und sein Team entdeckten ein V-förmiges Muster in den Seismogrammen, das auf eine Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit um das Jahr 2010 hindeutet. „Als ich die Seismogramme sah, war ich verblüfft“, sagte Vidale. „Doch als wir zwei Dutzend weitere Beobachtungen fanden, war das Ergebnis eindeutig.“

Vordergründig wirken sich die Variationen in der Rotationsgeschwindigkeit des Kerns auf die Tageslänge aus, die ebenfalls im Millisekundenbereich schwankt. Zuletzt wurde die Tageslänge um den Eintausendsten Teil einer Sekunde pro Jahr kürzer. Obwohl es Spekulationen darüber gibt, dass sich diese Rotationsverlangsamung auf die Stärke des Erdmagnetfelds auswirken oder zur Polwanderung beitragen könnte, gibt es hierfür bislang keine wissenschaftlichen Belege. Auch andere Änderungen der Erddynamik lassen sich nicht mit dem untersuchten Phänomen korrelieren. Betrachtet man geologische Zeiträume, lässt sich jedoch nicht ausschließen, dass geodynamische Prozesse beeinflusst werden.

Die neuen Erkenntnisse werfen weitere Fragen auf und erfordern neue Modelle zur Erklärung der Rotationsdynamik des inneren Erdkerns. Forscher planen, ihre seismischen Untersuchungen auszuweiten, um die Mechanismen hinter den Variationen der Rotation des inneren Erdkerns besser zu verstehen und deren mögliche Auswirkungen auf die Erde genauer zu untersuchen.

Hunga-Tonga-Ha’apai-Eruption beeinflusst Klima

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Vulkanausbruch in Tonga könnte globales Wetter bis mindestens 2030 beeinflussen

Dass der Vulkanausbruch des Hunga Tonga-Hunga Ha’apai das globale Wetter beeinflussen könnte, ist keine neue Spekulation. Relativ neu sind jedoch die Erkenntnisse einer Studie, die Ende Mai im Bulletin der Amerikanischen Meteorologischen Gesellschaft veröffentlicht wurde. Demnach kommen die Forscher Martin Jucker, Chris Lucas und Deepashree Dutta zu dem Schluss, dass der Vulkanausbruch das globale Klima bis mindestens zum Jahr 2030 beeinflussen könnte. Grund hierfür sind die enormen Mengen Wasserdampf, die infolge der submarinen Eruption im Januar 2022 bis in die Stratosphäre aufgestiegen sind. Es handelte sich um 146 Millionen Tonnen Wasserdampf, die mit der Eruptionswolke des Vulkans bis auf eine Höhe von 57 Kilometern aufgestiegen sind. Es war der stärkste Vulkanausbruch seit der Tambora-Eruption im Jahr 1815. Der Wasserdampf verteilt sich nur langsam in den hohen Luftschichten und beeinflusst dort die Höhenwinde.

Die Forscher erstellten verschiedene Simulationen von Klimamodellen, bei denen sie die Chemie der Atmosphäre variierten, um die Auswirkungen des stratosphärischen Wasserdampfs auf die Oberflächentemperaturen zu bewerten. Die Simulationen kamen zu dem Ergebnis, dass sich während des Winters auf der Nordhalbkugel der Erde, besonders in den borealen Zonen, die Landmassen erwärmen. In Skandinavien und Nordrussland, aber auch im Norden von Kanada, fallen dadurch die Winter deutlich milder aus und es kann mehr schneien. Aber auch in den gemäßigten Breiten kommt es zu einer Erwärmung. Während des Winters auf der Südhalbkugel kommt es zu einer zusätzlichen Abkühlung, von der besonders Australien betroffen ist. Auch hier können sich die Niederschlagsmengen vergrößern.

Die Forscher verwiesen darauf, dass die Effekte des Vulkanausbruchs komplexer sind als eine bloße Erwärmung infolge der Emission von Treibhausgasen. Die durch den Wasserdampfeintrag in die Stratosphäre ausgelösten Änderungen der Höhenwinde beeinflussen in Zusammenhang mit der Erwärmung der Oberfläche auch Faktoren wie regionale Zirkulationsmuster und Wolkenrückkopplungen. Letztendlich könnte es allein durch das zusätzliche Wasser in der Atmosphäre zu erhöhten Niederschlägen kommen.

Die Forscher schließen mit einem Plädoyer, dass es weitere Forschungen geben muss, um die Effekte der Anomalie auf Klimaphänomene wie El Niño besser zu verstehen.

Ich finde es sehr spannend, wie ein Vulkanausbruch im fernen Tonga das Leben aller Menschen auf diesem Planeten beeinflussen kann. Ein wenig verwunderlich finde ich, dass Mainstreammedien kaum darüber berichten und dass die Erkenntnisse offenbar auch nicht zu den normalen Meteorologen durchgedrungen zu sein scheinen. Denn die extremen Niederschläge der letzten Monate, die mit zahlreichen Flutkatastrophen einhergingen, könnten durch die Phänomene infolge des Vulkanausbruchs in Tonga verstärkt worden sein und nicht ausschließlich durch den anthropogenen Einfluss auf den Klimawandel herrühren. Insofern eine wichtige Erkenntnis, wenn es um Debatten und Maßnahmen zum Klimawandel geht. (Quelle: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0437.1)

Island: Magma der Eruptionen aus gleicher Quelle

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Magma aus den letzten 7 Eruptionen hat gleichen Ursprung – Lange Eruptionssequenz auf Reykjanes erwartet

Heute geht ein Bericht durch die Mainstreammedien, der auf Basis einer Pressemeldung der Universität Uppsala beruht, die wiederum im Zusammenhang mit dem Erscheinen einer neuen Studie steht, die von der Fachzeitschrift Terra Nova veröffentlicht wurde. Die meisten Artikel konzentrieren sich in ihrer Berichterstattung auf die bereits bekannte These, die von mehreren Forschern getragen wird, dass der Reykjaneshalbinsel eine lange Eruptionssequenz bevorstehen könnte. Diese könnte Jahrzehnte lang anhalten und verschiedene Spaltensysteme betreffen. Doch die Kernaussage der zugrundeliegenden Forschungsarbeit ist eine andere, denn die Forscher gingen insbesondere der Frage nach, ob die bisherigen Eruptionen aus der gleichen Magmenquelle gespeist wurden, worüber ebenfalls bereits viel geschrieben wurde.

Die Eruptionen begannen im Frühjahr 2021 am Fagradalsfjall und setzten sich im Winter 2023 entlang der benachbarten Sundhnukur-Kraterreihe fort. Die Forscher untersuchten Lavaproben der Eruptionen, um die Entstehungsgeschichte des zugrundeliegenden Magmas zu entschlüsseln. Die Daten aus den petrografischen Untersuchungen wurden in Korrelation zu Daten des Untergrunds gesetzt, die man mit Hilfe der seismischen Tomografie gewonnen hatte.

Obwohl es einige Variationen im Chemismus der Magmen gegeben hat, sind sich die Schmelzen der Eruptionen am Fagradalsfjall und bei Sundhnúkur so ähnlich, dass man von einer gemeinsamen Magmenquelle ausgehen kann. Diese soll sich in 9 bis 12 Kilometern Tiefe unter dem Fagradalsfjall befinden. Von dort geht ein vernetztes Fördersystem ab, in dem sich das Magma teilweise diagonal durch die Erdkruste bewegte und unterschiedlich lange unterwegs war. Möglich ist eine Zwischenspeicherung der Schmelzen, die bei Sundhnúkur eruptierten, in einem flacher gelegenen Zwischenspeicher unter Svartsengi. Es gibt einige Erdbebenmuster, die auf einen flacher liegenden Speicher hindeuten, doch eindeutig nachgewiesen werden konnte dieser Zwischenspeicher nicht.

Frances Deegan, Co-Autorin der Studie und Forscherin an der Universität Uppsala, verweist auf die Bedeutung der Studie, um sich auf zukünftige vulkanische Aktivitäten vorbereiten zu können. (Quellen: Pressetext, Studie)

Pompeji: Neue Entdeckungen sorgen für Aufsehen

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Entdeckung eines blauen Zimmers und Graffitis aus Kinderhand bei Ausgrabungen in Pompeji

In den Ruinen des antiken Pompeji wurden zwei weitere Entdeckungen gemacht, die tiefe Einblicke in das Leben zur Römerzeit gewähren. Letzte Woche wurde ein neu ausgegrabener Raum vorgestellt, der zu einem Haus im Grabungsgebiet Insula 10 der Regio IX gehört. Das Besondere an diesem Raum ist, dass seine Wände ganz in Blau gehalten sind, eine Farbe, die als Wanddekor in Pompeji selten vorkam. Der Raum wird als Schrein angesehen, der für rituelle Zwecke benutzt wurde. Darstellungen weiblicher Figuren zieren die Wände und sollen die Jahreszeiten symbolisieren. Außerdem gibt es zwei Allegorien der Land- und Weidewirtschaft. Historisch und kulturell betrachtet, reflektiert dieser Schrein eine Zeit, in der die städtische Elite nostalgisch auf die Landwirtschaft zurückblickte, obwohl sie den direkten Kontakt zur agrarischen Welt verloren hatte, so die Interpretation der Archäologen in Pompeji.
An der Schwelle zum Schrein wurden zermahlene Austernschalen gefunden, die vermutlich einem Zementmörtel beigemischt wurden. Der Raum könnte also gerade frisch renoviert worden sein, als er vom Ausbruch des Vesuvs zerstört wurde.

Kohlezeichnungen aus Kinderhand in der Casa dei Casti Amanti

Nicht ganz so spektakulär, aber nicht weniger aufschlussreich sind Kohlezeichnungen, die im Haus „Casa dei Casti Amanti“ (Haus der keuschen Liebenden) entdeckt wurden. Bei der „Casa dei Casti Amanti“ handelt es sich um ein Gebäude, das bereits im Jahr 1912 ausgegraben wurde, an dem aber immer noch geforscht wird. So trug man erst vor 15 Jahren Teile des Bodens ab und förderte Skelette zutage. Unter ihnen befanden sich mehrere Esel, sowie die sterblichen Überreste eines Paars, das sich im Augenblick des Todes umklammerte.

Das Haus gehörte einem reichen Bäcker und die Esel, die im angrenzenden Stall entdeckt wurden, trieben Kornmühlen an.

Die neuen Forschungsarbeiten enthüllten Graffiti nebst dem Abdruck einer Kinderhand. So geht man davon aus, dass die Zeichnungen von einem etwa fünf Jahre alten Kind gefertigt wurden. Die Skizzen wurden mit einem Stück holzkohle angefertigt und stellen kämpfende Gladiatoren in der Arena dar. Man interpretiert die Zeichnungen so, dass bereits kleine Kinder die blutigen Kämpfe mitansehen durften. Die Kämpfe endeten oft mit dem Tod eines der Kontrahenten. Indizien für die Brutalität der Antike, die auch vor Kindern keinen Halt machte.

Pompeji wurde im Jahre 79 n. Chr. durch einen großen Ausbruch des Vulkans Vesuv zerstört und unter Asche begraben. Die Ablagerungen konservierten Die Stadt und erhielten zahlreiche Relikte für die Nachwelt. Meiner Meinung nach gehört Pompeji zu den archäologischen Stätten, die man wenigstens einmal im Leben besucht haben sollte.

Kilauea: Neuer Ausbruchsmechanismus von Explosionen entdeckt

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Studie enthüllt neuen Mechanismus hinter explosiven Eruptionen am Vulkan Kilauea im Jahr 2018

Die Leilani-Eruption am Kīlauea auf Hawaii war der stärkste Ausbruch dort seit Jahrzehnten: Lavaströme ergossen sich aus Spalten nahe der Küste und zerstörten Tausende Häuser in der Siedlung Leilani, bevor sie sich ins Meer ergossen. Doch der Ausbruch hatte auch eine explosive Komponente, die periodisch Aschewolken aus dem Halema’uma’u-Krater aufsteigen ließ, die eine Höhe von bis zu 8 Kilometern erreichten. Den Explosionen gingen Erdbeben voraus, die oft eine Magnitude im Viererbereich aufwiesen. Ein internationales Forscherteam der University of Oregon (UO) in Zusammenarbeit mit der Sichuan University in China entschlüsselte nun den Mechanismus, der hinter zwölf dieser Explosionen stand. Demnach wurden die Explosionen nicht von einem der bekannten Auslöser explosiver Eruptionen verursacht, die entweder durch Dampfexplosionen oder durch magmatische Entgasungen entstehen, sondern gingen mit dem plötzlichen Druckanstieg infolge des Kollapses eines Magmenreservoirs einher. Diese Erkenntnisse wurden in einem Artikel in Nature Geoscience veröffentlicht.

Josh Crozier, ein Doktorand der UO, erklärte in einer Pressemeldung der Universität, dass herkömmliche explosive Vulkanausbrüche hauptsächlich durch aufsteigendes Magma oder verdampftes Grundwasser ausgelöst werden. Die Kīlauea-Eruptionen passten jedoch nicht in dieses Schema, da das eruptive Material wenig frisches Magma enthielt und kein nennenswertes Grundwasser beteiligt war.

Die Analyse zeigte, dass vor jeder Explosion Magma langsam aus einem unterirdischen Reservoir abfloss. Dieses Magma speiste die Lavaströme, die an der Ostflanke des Vulkans austraten und Leilani zerstörten. Als das Reservoir leer war, kollabierte der Kraterboden des Halema’uma’u, was zu einem raschen Druckanstieg im Reservoir führte. Das komprimierte Gas schoss durch eine 600 Meter lange Röhre vom Reservoir bis zum Schlot des Halema’uma’u-Kraters, fragmentierte das Magma und bereits erkaltete Lava und trieb die so entstandene Vulkanasche durch den Schlot nach oben und verursachte die Eruptionen. Dieser Prozess ähnelt einem Stampfraketenspielzeug, bei dem ein Druck auf einen Airbag ein Projektil in die Luft schleudert.

Obwohl dieser spezifische Mechanismus neu beschrieben wurde, ist es wahrscheinlich, dass er auch bei anderen Eruptionen vorkommt. Die Studie konnte geophysikalische Beobachtungen mit atmosphärischen Eigenschaften der Vulkanfahne verknüpfen, was selten ist und neue Möglichkeiten bietet, Eruptionen zu beobachten und Sensordaten mit Computersimulationen zu kombinieren.

Tatsächlich konnte ich zusammen mit Martin Rietze die Leilani-Eruption dokumentieren und erlebte auch eine der beschriebenen Ascheeruptionen aus dem Halema’uma’u-Krater mit. Natürlich war der Nationalpark gesperrt, doch wir schafften es bis zu einem Golfplatz in Sichtweite des Kraters vorzudringen, als dann auch eine Explosion kam. In unserer FB-Community wurde über das Zustandekommen dieser regelmäßig erfolgenden Eruptionen diskutiert und auch über einen Zusammenhang mit den kurz vorher stattfindenden Erdbeben spekuliert. Dabei wurde auch über Kollapsereignisse als Motor der Eruptionen gesprochen. Infolge der Ausbrüche erweiterte und vertiefte sich der Gipfelkrater enorm. Erst in den letzten Jahren füllte die Lavaseeaktivität den Krater weitestgehend wieder auf. (Quellen: Nature Geoscience, 2024, https://www.nature.com/articles/s41561-024-01442-0 ; Universität Oregon)

Campi Flegrei: Hebungsphasen der letzten 100 Jahre

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Bradyseismos der Campi Flegrei – Hebungs- und Senkungsphasen wechselten sich ab

Schon zu Zeiten der Römer kannte man den Bradyseismus der Campi Flegrei, den man damals jedoch nicht unbedingt mit dem Vulkanismus der Caldera in Verbindung brachte. Es war bekannt, dass der Untergrund entlang des Golfs von Pozzuoli alles andere als stabil ist und sich im Laufe der Zeit um mehrere Meter heben und senken kann. Besonders gut sieht man das an den Säulen des Macellums, das auch als Serapeum bezeichnet wird: Diese sanken einst so weit ab, dass sie sich unter Wasser befanden, was man an zahlreichen Löchern in den Säulen erkennen kann, die von Bohrmuscheln stammen. Schwankungen von bis zu 6 Metern sollen so im Laufe der Jahrhunderte zusammengekommen sein.

Seit dem frühen 20. Jahrhundert konnte man die Höhen der Schwankungen genau bestimmen: zuerst mit verschiedenen geodätischen Nivelliertechniken, heutzutage mit Hilfe von Satelliten, indem man GPS und Interferometrie einsetzt.




Zwischen 1905 und 1945 zeigten die Messungen eine kontinuierliche Absenkung des Campi-Flegrei-Gebiets um etwa 100 cm, gemessen in der Nähe des Macellums, mit einer durchschnittlichen Senkungsrate von etwa 2,5 cm pro Jahr. Danach kehrte sich der Trend um, und der Boden begann zwischen 1945 und 1953 wieder um mehr als 50 cm zu steigen, ohne nennenswerte Erdbebentätigkeit zu verursachen. In den Jahren 1970–1972 und 1982–1984 folgten dann zwei schwere bradyseismische Krisen.

365 Zentimeter Bodenhebung seit Anfang des 20. Jahrhunderts

Die Krise der 70er Jahre begann tatsächlich bereits 1968. Sie war durch eine Anhebung des Bodens von etwa 177 cm gekennzeichnet. Die Hebungsgeschwindigkeit betrug ca. 6,2 cm pro Monat. Im Jahr 1970 verursachten diese Hebungen Schäden an der Cumana-Eisenbahnlinie sowie an Gebäuden im historischen Zentrum von Pozzuoli. Fischer berichteten über Hinweise auf die Bodenerhebung, wie veränderte Neigungen der Fährlaufstege. Die Hebung wurde von seismischen Schwärmen geringer Stärke begleitet, die meist unbemerkt blieben. Zwischen dem 28. Februar und dem 30. Oktober 1970 wurden rund 2.600 Erschütterungen registriert. Am 3. März 1970 begann die Evakuierung des Rione Terra, da viele Häuser beschädigt waren. Am Ende der Krise begann eine langsame Absenkung des Bodens um etwa 21 cm.

Es wurde ein Sondergesetz erlassen, das die Einhaltung der Bauvorschriften für Erdbebenzonen sichern sollte.

Die Krise der 80er Jahre erreichte eine maximale Hebung von 179 cm, was insgesamt 334 cm im Vergleich zu 1970 ergab, mit einer maximalen Hebungsrate von 14,5 cm im Monat. Über 16.000 Erdbeben wurden registriert, darunter zwei mit einer Stärke von M=4,0. Ab Frühjahr 1983 nahm die Seismizität zu, und zwischen dem 4. September und dem 4. Oktober 1983 wurde ein Erdbeben der Stärke M=4,0 registriert, das in Pozzuoli Schäden und Panik auslöste. Ein Teil der Bevölkerung wurde umgesiedelt.

Ab 1985 setzte eine Phase der Bodenabsenkung ein, die bis November 2004 etwa 94 cm erreichte, unterbrochen von kurzen Hebungsepisoden in den Jahren 1989, 1994 und 2000, die jeweils weniger als 10 cm betrugen.

Netto kam es im betrachteten Zeitraum bis zum Einsetzen der aktuellen Hebungsphase zu einer Bodenhebung von ca. 240 Zentimetern.

Im Jahr 2005 setzte die aktuelle Hebungsphase ein. Sie ist bereits die längste Phase der letzten 120 Jahre. Sie begann vergleichsweise langsam und beschleunigte sich seit 2011 zusehends. Der Boden hob sich bis zum April 2024 um bis zu 125 Zentimeter. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts erlebten die Campi Flegrei eine Bodenhebung von bis zu 365 Zentimetern.

Die Hebung wurde durch magmatische Fluide verursacht, bei denen es sich zum Teil um Magma handelt, das in weniger als 5 Kilometern Tiefe akkumulierte. Magma und Fluide steigen von einem tiefer gelegenen Magmenkörper unbekannter Dimension auf. (Quelle: regione.campania.it)

Campi Flegrei: Neue Studie enthüllt Magmenkörper

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Neue Studie zur Campi Flegrei enthüllt Rätsel und weist Magma in 5 Kilometern Tiefe nach

Eine zu Recht als bahnbrechend bezeichnete Studie scheint nun ein Rätsel gelöst zu haben und erklärt gleichzeitig den Paradigmenwechsel, den viele Wissenschaftler in den letzten Wochen durchlebten: Viele Geoforscher sind nicht mehr ausschließlich der Meinung, dass das Phänomen des Bradyseismos der Campi Flegrei ausschließlich eine Folge der Ansammlung magmatischer Fluide im Untergrund ist, sondern dass auch Magma in relativ geringer Tiefe vorhanden sein könnte. Damit ist dann auch ein gewisses Eruptionsrisiko verbunden.

Forscher des INGV und der Universität Mailand-Bicocca haben eine innovative Methode angewendet, um die innere Struktur der Caldera zu visualisieren. Sie nutzten eine 4-dimensionale seismische Tomografie, um Veränderungen im Laufe der Zeit zu erfassen, was bisher noch nicht gemacht wurde und wiesen einen Magmenkörper in 5 Kilometern Tiefe nach.

Die detaillierten Bilder der Caldera wurden durch die Analyse der Geschwindigkeitsänderungen seismischer Wellen über die Jahre gewonnen. Dabei wurden auch die wichtigsten Eigenschaften des vulkanischen Systems und die Unterschiede zwischen Phasen der Ruhe und Unruhe untersucht, einschließlich der Untersuchung von Gesteinsbrüchen.

Die Studie untersuchte die Mikroseismizität von 1982 bis 2022, um Veränderungen im Untergrund über einen Zeitraum von 40 Jahren zu erfassen. Dabei wurde eine nichtlineare, probabilistische Methode verwendet, um die Beziehung zwischen verschiedenen Wellentypen zu untersuchen.




Der probabilistische Ansatz ermöglichte es den Forschern, Unsicherheiten in den Daten zu berücksichtigen und ein Bild der Caldera zu erhalten, das bis in eine Tiefe von 6 Kilometern reichte.

Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die Unruheepisoden von 1982 bis 1984 als auch von 2005 bis 2022 durch Aufstieg und Ansammlung von magmatischen Gasen und Magma im Zentrum der Caldera gekennzeichnet waren. Dies deutet darauf hin, dass beide Prozesse beim Bradyseismus eine wichtige Rolle spielen könnten.

Die Forscher arbeiten nun daran die Veränderungen seit 2022 zu erfassen um das Eruptionsrisiko besser einschätzen zu können.

(Quellen: INGV, Giacomuzzi, G. et all, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24001778?

Neue Studie zur Hunga-Tonga-Ha’apai-Eruption

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Hauptphase der Hunga-Tonga-Hunga Ha’apai-Eruption vermutlich durch magmatisches Gas ausgelöst

Der submarine Vulkan Hunga-Tonga-Hunga Ha’apai war im Januar 2022 für eine der größten Eruptionen der letzten 300 Jahre verantwortlich. Bei der Eruption handelte es sich um einen plinianischen Ausbruch mit einem VEI 6. Nachdem der Ausbruch einige Wochen andauerte, intensivierte er sich am 15. Januar innerhalb weniger Stunden enorm und erzeugte in gigantischen Explosionen eine Aschewolke, die bis zu 58 Kilometer hoch aufstieg. Die Explosionen rissen ein Loch in die Ozonschicht und bliesen enorme Mengen Wasserdampf in die Stratosphäre, wo sie das Klima bis heute beeinflussen. Die Eruption war so zerstörerisch, dass die Vulkaninsel, die gerade über den Meeresspiegel hinausgewachsen war, zerstört wurde. Zurück blieb ein 850 Meter tiefer Krater mit einem Volumen von 6,3 Kubikkilometern. Diese explosive Eruption verursachte auch atmosphärische Schockwellen, extrem hohe Tsunamis und ungewöhnliche, zerstörerische Meteotsunamis.

Bislang wurde vermutet, dass Risse im Vulkan Meerwasser bis zu den Magmenkörpern dringen ließen und phreatomagmatische Explosionen auslösten. Neue Untersuchungen eines neuseeländisch-australischen Forscherteams legen nahe, dass der Vulkanausbruch auf eine gasgetriebene Explosion magmatische Ursprungs zurückzuführen ist, nicht auf eine phreatomagmatische Explosion. Die jüngsten Erkenntnisse von GNS Science und der Australian National University deuten darauf hin, dass der Unterwasserausbruch des Hunga-Vulkans durch komprimiertes Gas ausgelöst wurde.

Die Studie deutet darauf hin, dass verschiedene Faktoren wie die Größe des Ausbruchs, die zeitliche Abfolge, die Menge des freigesetzten Gases und die Vulkanstruktur den gasgetriebenen Auslöser beeinflusst haben könnten. Die Autoren schlagen vor, dass dieser Mechanismus möglicherweise für ähnliche Ausbrüche charakteristisch ist, unabhängig davon, ob es sich um ozeanische oder subaerische Vulkane handelt.

Die Forscher entwickelten ein Modell, das zeigt, dass die chemische Reaktion vulkanischer Volatile im Magmenkörper Minerale hervorbringt, die einen Magmenkörper so abdichten können, dass Gase, die bei der Magmendifferentiation entstehen, nicht entweichen. Zu diesen Mineralien gehören Anhydrit und Quarz, die bei der Eruption in großen Mengen ausgestoßen wurden. Durch diese Abdichtung steigt der Gasdruck im Magmenkörper enorm, bis die abdeckenden Gesteinsschichten nachgeben und das Gas explosionsartig entweicht und so den Ausbruch auslöst.

Allerdings ist bekannt, dass so starke Eruptionen auch ausgelöst werden können, wenn frisches Magma in einen Magmenkörper mit differenzierter Schmelze eindringt. Dann kommt es zu chemischen Reaktionen, die ebenfalls viel Gas freisetzen. Was gegen das neue Modell spricht, ist meiner Meinung nach, dass die Eruption schon Wochen im Gange war, bevor es zu dem plinianischen Ausbruch kam. Ich würde daher vermuten, dass der Magmenkörper bereits offen war und Gelegenheit hatte, Gasdruck abzubauen.

Richard Henley, der Hauptautor der Studie, betonte die Bedeutung des Verständnisses der Ursache des Ausbruchs für die Vulkanüberwachung und Risikovorsorge nicht nur in Tonga, sondern auch in anderen Gebieten mit Unterwasservulkanen, wie dem neuseeländischen Meeresgebiet. (Quelle: sciencedirekt.com)