Zerstörerischer Ausbruch des Kīlauea-Vulkans durch extremes Wetter in Hawaii

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Vulkan Kīlauea

Lava strömt aus einem aktiven Abzug während des Ausbruchs des Vulkans Kīlauea im Jahr 2018. Bildnachweis: US Geological Survey

Wissenschaftler schlagen vor, dass Niederschlagsmuster zum Zeitpunkt von Vulkanausbrüchen beitragen.

Übermäßige und anhaltende Niederschläge lösten 2018 den Ausbruch des Vulkans Kīlauea in Hawaii aus, so Forscher der Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science der Universität von Miami (UM). Die Forscher schlagen vor, dass lokale Niederschlagsmuster erheblich zum Zeitpunkt und zur Häufigkeit des Ausbruchs in Kīlauea und möglicherweise an anderen Vulkanen beitragen können.

In einer neuen Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift NaturDie Wissenschaftler der UM Rosenstiel School, Jamie Farquharson und Falk Amelung, zeigten, dass der Ausbruch wahrscheinlich durch anhaltende und manchmal extreme Niederschläge in den Monaten vor dem Ereignis ausgelöst wurde.

„Wir wussten, dass Änderungen des Wassergehalts im Untergrund der Erde Erdbeben und Erdrutsche auslösen können. Jetzt wissen wir, dass es auch Vulkanausbrüche auslösen kann “, sagte Falk Amelung, Professor für Geophysik an der UM Rosenstiel School und Mitautor der Studie. „Unter dem Druck von Magma bricht nasses Gestein leichter als trockenes Gestein. So einfach ist das. “

Der langlebige Ausbruch von Kīlauea, einem der aktivsten Vulkane Hawaiis, trat am 3. Mai 2018 in eine außergewöhnliche neue Phase ein, in der glühende Lava fast zweihundert Fuß in die Luft geworfen und Lava über 13 Quadratmeilen über die gut besiedelte Ostküste gespuckt wurde von Hawaiis Big Island. Der beispiellose Ausbruch, der Hunderte von Häusern zerstörte, führte zum Zusammenbruch der Gipfelkaldera, bevor sie vier Monate später im September 2018 aufhörte.

Mit einer Kombination aus bodengestützten und Satellitenmessungen des Niederschlags modellierten Farquharson und Amelung den Flüssigkeitsdruck im Gebäude des Vulkans über die Zeit – ein Faktor, der die Tendenz zu mechanischem Versagen im Untergrund direkt beeinflussen und letztendlich die vulkanische Aktivität antreiben kann.

Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass der Flüssigkeitsdruck unmittelbar vor dem Ausbruch in fast einem halben Jahrhundert am höchsten war. Sie schlagen vor, die Magmabewegung unter dem Vulkan zu erleichtern. Ihre Hypothese erklärt auch, warum es in den Monaten zuvor keine weit verbreitete Anhebung des Vulkans gab.

“Ein Ausbruch tritt auf, wenn der Druck in der Magmakammer hoch genug ist, um das umgebende Gestein zu brechen, und das Magma an die Oberfläche wandert”, sagte Amelung. „Diese Druckbeaufschlagung führt zu einer Inflation des Bodens um mehrere zehn Zentimeter. Da wir im Jahr vor dem Ausbruch keine signifikante Inflation festgestellt haben, haben wir über alternative Erklärungen nachgedacht. “

Während kleine Dampfexplosionen und vulkanische Erdbeben in der Vergangenheit mit der Infiltration von Regenfällen bei anderen Vulkanen in Verbindung gebracht wurden, wurde dieser Mechanismus zum ersten Mal angewendet, um tiefere magmatische Prozesse zu erklären.

“Interessanterweise stellen wir bei der Untersuchung der historischen Eruptionsaufzeichnungen von Kīlauea fest, dass magmatische Einbrüche und aufgezeichnete Eruptionen in den feuchtesten Teilen des Jahres fast doppelt so häufig auftreten”, sagte Jamie Farquharson, Postdoktorand an der UM Rosenstiel School und Hauptautor der Studie.

Die Autoren heben hervor, dass dieser Prozess, wenn er in Kīlauea nachgewiesen werden kann, wahrscheinlich auch anderswo auftritt.

“Nachdem in Kīlauea Beweise für durch Regen ausgelöste Eruptionen gefunden wurden, wird es faszinierend sein, andere Vulkane zu untersuchen”, sagte Farquharson. “Wenn wir Regionen auf der ganzen Welt identifizieren können, in denen diese Art der Kopplung zwischen Niederschlag und Vulkanismus besteht, könnte dies einen großen Beitrag zur Vorwarnung vor den damit verbundenen Vulkangefahren leisten.”

“Es wurde gezeigt, dass das Schmelzen von Eiskappen in Island zu Veränderungen der vulkanischen Produktivität führte”, sagte Farquharson. “Da der anhaltende Klimawandel voraussichtlich zu Veränderungen der Niederschlagsmuster führen wird, erwarten wir, dass dies die Muster der vulkanischen Aktivität in ähnlicher Weise beeinflussen kann.”

“Diese Studie war nur dank einer Reihe von Erdbeobachtungssatelliten möglich”, sagte Amelung. „Wir haben Niederschlagsinformationen von einer gemeinsamen Mission erhalten NASA und die japanische Weltraumforschungsagentur und Beobachtungen zur Bodenverformung von einer Mission der Europäischen Weltraumorganisation. “

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Die Studie von Farquharson und Amelung von der UM Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science mit dem Titel „Extreme Niederschläge haben den Rissausbruch 2018 am Vulkan Kīlauea ausgelöst“ wurde am 22. April 2020 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Die Arbeit wurde durch Mittel aus dem interdisziplinären Forschungsprogramm der NASA für Geowissenschaften (IDS) unterstützt.

Referenz: „Extreme Niederschläge lösten den Rissausbruch 2018 am Vulkan Kīlauea aus“ von Jamie I. Farquharson und Falk Amelung, 22. April 2020, Natur.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2172-5

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