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Vermischtes, Ludwig-Maximilians-Universit?t M?nchen

Erdbeben als Vorwarnsystem f?r Vulkane

08.04.2021 - 11:22:59

Erdbeben als Vorwarnsystem f?r Vulkane. M?nchen - - Seismische Signale zeigen die Z?hfl?ssigkeit des aufsteigenden Magmas Stunden oder gar Tage vor einem Ausbruch an - Die Forscher erhoffen sich davon eine bessere Vorhersage, denn je z?hfl?ssiger das Magma, desto gef?hrlicher ist in der Regel der Ausbruch - ...

M?nchen -

- Seismische Signale zeigen die Z?hfl?ssigkeit des aufsteigenden Magmas Stunden oder gar Tage vor einem Ausbruch an - Die Forscher erhoffen sich davon eine bessere Vorhersage, denn je z?hfl?ssiger das Magma, desto gef?hrlicher ist in der Regel der Ausbruch - LMU-Wissenschaftler haben daf?r Material von zwei Dutzend Eruptionen einer Ausbruchsserie des Vulkans Kilauea auf Hawaii untersucht

Spektakul?r sind Vulkanausbr?che immer, ob ein Ausbruch jedoch f?r Menschen und naheliegende Siedlungen bedrohlich wird, h?ngt von der genauen Art der Eruption ab. Manche Ereignisse sind vergleichsweise wenig dramatisch, wenn n?mlich hei?e d?nnfl?ssige Lava, die wenig Gas und wenig Kristalle enth?lt, langsam durch Spalten aus dem Erdinneren flie?t. Doch es gibt auch explosive Ausbr?che. Dann schleudert ein Vulkan z?hfl?ssige Lava mit riesigen Gesteinsbrocken unter hohem Druck aus seinem Schlot, meist verbunden mit Glut- und Aschewolken, die kilometerhoch in den Himmel schie?en oder die H?nge hinabrasen.

Je explosiver ein Ausbruch ist, umso gef?hrlicher ist er in der Regel f?r die Menschen, die Infrastruktur und die Gesellschaft insgesamt, wenn man Klimaauswirkungen zus?tzlich ber?cksichtigt. Daher versuchen Vulkanologen seit Jahrzehnten, den Eruptionsstil vulkanischer Ereignisse vorherzusagen. Nun ist einem internationalen Team unter Beteiligung von LMU-Forschern hier ein gro?er Fortschritt gelungen. Sie konnten zeigen, dass bestimmte seismische Signale Stunden oder Tage vor einem Ereignis unmittelbar mit der Viskosit?t des im Vulkanschlot aufsteigenden Magmas korrelieren. D?nnfl?ssiges Magma l?st n?mlich beim Aufstieg aus der Magmakammer andere seismische Wellen aus als z?hfl?ssiges Material. "Wir hoffen, damit explosive von weniger gef?hrlichen Eruptionen unterscheiden zu k?nnen", sagt Donald Dingwell, Direktor des Departments f?r Geo- und Umweltwissenschaften der LMU.

Das internationale Team untersuchte eine Ausbruchsserie des Vulkans Kilauea auf Hawaii aus dem Jahr 2018 mit insgesamt 24 Eruptionen, und zwar geologisch hinsichtlich der chemischen und physikalischen Beschaffenheit des ausgetretenen Magmas wie auch bez?glich der beobachteten Erdbebenwellen. "Jeder Ausbruch", so Dingwell, "hatte ein leicht anderes Muster, der Stil der Eruption ?nderte sich von explosiv bis eher harmlos."

Diese exakten Analysen, die Arianna Soldati noch als Humboldt-Stipendiatin an der LMU erhoben hatte, konnten amerikanische Wissenschaftler der Carnegie Institution of Science, der University of Hawaii und des United States Geological Survey nun mit ihren eigenen seismischen Felddaten korrelieren. "Diese Verkn?pfung zwischen Viskosit?t des Magmas und Seismizit?t ist bislang einmalig", sagt Dingwell.

Auf den ?berraschenden Zusammenhang stie?en die Forschenden bei der Auswertung einer bestimmten seismischen Komponente - Wissenschaftler nennen sie "fault plane solution", eine Art Tensor, der die Hauptorientierung einer seismischen Quelle anzeigt. Bis zu einer gewissen Viskosit?t des Magmas war der Tensor in einer bestimmten Ebene ausgerichtet. Stieg diese weiter an, wurde also das Magma z?hfl?ssiger, verschob sich die Ausrichtung des Tensors schlagartig um 90 Grad. Offenbar gebe es im Magma eine massive Rotation des Spannungsfeldes, die man unmittelbar im Signal sehen k?nne, so Dingwell. Damit habe man eine v?llig neue M?glichkeit, das Gefahrenpotential eines Ausbruchs von au?en mit Hilfe eines ausgefeilten seismischen Netzwerks rund um gef?hrliche Vulkane absch?tzen und die Menschen rechtzeitig warnen zu k?nnen.

Dingwell will nun in der n?chsten Zeit in seinem Labor in M?nchen die Situation experimentell nachbauen, um zu verstehen, warum sich die Dynamik im Magma so schlagartig ?ndern kann. Die genauen chemischen und physikalischen Vorg?nge sind f?r Vulkanologen n?mlich immer noch ein R?tsel.

Publikation:

D. C. Roman, A. Soldati, D. B. Dingwell, B. F. Houghton und B. R. Shiro: Earthquakes indicated magma viscosity during Kiauea's 2018 eruption Nature, 2021

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03400-x

Kontakt:

Prof. Dr. Donald Bruce Dingwell

Lehrstuhl f?r Mineralogie und Petrologie, LMU

Tel.: +49 (0) 89 2180 4136

E-Mail: mailto:dingwell@lmu.de

Pressekontakt:

Claudia Russo Leitung Kommunikation & Presse Ludwig-Maximilians-Universit?t M?nchen Leopoldstr. 3 80802 M?nchen

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