Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Wenn der Vulkan Blitze spuckt

Wenn der Vulkan Blitze spuckt

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 20.05.2014 10:54

Als 2010 der Eyjafjallajökull ausbrach, sorgte er für eine Überraschung, denn der Vulkan legte für Tage den Luftverkehr über Europa lahm. In der Folge blieben auch sonst in der Welt viele Flugzeuge am Boden, saßen Passagiere fest. Bis dahin war die Gefahr, die von vulkanischer Asche ausgeht, in der Öffentlichkeit eher unbekannt. Schließlich hatte es noch keine so kritische Eruption gegeben. Seit damals jedoch spielt das Problem bei vielen Forschungsprojekten eine Rolle. So auch bei Versuchen an der Ludwig-Maximilians-Universität in München, die sich eigentlich mit vulkanischen Blitzen beschäftigen, aber vielleicht als "Abfallprodukt" ein Warnsystem abwerfen könnten. Vorgestellt wurde die Arbeit auf der Tagung der Europäischen Geowissenschaften EGU in Wien.

ENVISAT-Aufnahme: Aschewolke des Eyjafjallajökull-Vulkans auf Island. (Bild: NASA)Ein Strahl schwarzer Asche schießt aus einer drei Zentimeter weiten Düse. Darin zucken haarfeine Blitze auf. Genau die interessieren den Mineralogen Corrado Cimarelli von der Ludwig Maximilian Universität in München: "Zwar sind die Blitze, die in vulkanischen Aschewolken entstehen, weniger bekannt als Gewitterblitze, aber im Grunde steckt derselbe Prozess dahinter: eine elektrische Entladung." Bei dieser besonderen Art der Blitze ist die vulkanische Asche der entscheidende Faktor. Die entsteht, wenn sich im aufsteigenden Magma Gase ausdehnen, das flüssige Gestein zerfetzen und es als Aschepartikel herausschleudern. Dabei wird die Asche unter anderem elektrostatisch aufgeladen. Diese geladenen Partikel steigen dann in der Aschewolke auf und werden durch Turbulenzen innerhalb dieser Wolken getrennt: "Das elektrische Potential wird schließlich so groß, dass es sich in einem Blitz entlädt", erklärt der Mineraloge.

Noch vor wenigen Jahren glaubten Vulkanologen, dass es sich bei vulkanischen Blitzen um ein bizarres und vor allem seltenes Phänomen handelt. Sie wurden kaum beobachtet. Dann kamen Smartphones mit guten Kameras auf. Und weil außerdem Vulkanausbrüche viele Schaulustige anziehen, tauchten plötzlich im Internet mehr und mehr Fotos von vulkanischen Blitzen auf. Deshalb ist inzwischen klar, dass sie bei etwa 60 Prozent aller Eruptionen auftreten. Um ihr Entstehen zu erforschen, simulieren Corrado Cimarelli und sein Team das Geschehen im Labor, denn bei einem echten Vulkanausbruch gibt es zu viele Variablen, die nicht kontrolliert werden können: "Wir füllen Asche, die von einem Ausbruch des Popocatepetl in Mexiko stammt, in versiegelte Stahldruckbehälter", beschreibt der Wissenschaftler, "Die Asche wird elektrisch aufgeladen. Dann pressen wir Gas in den Behälter, bis schließlich - wie bei einem echten Ausbruch - Drücke von mehreren hundert Bar herrschen." Anschließend wird die Versiegelung durchstoßen: Gas und Asche schießen in eine größere Kammer hinein, die den künstlichen Vulkan umgibt. Dieser Ausbruch wird mit Hochgeschwindigkeitskameras beobachtet und Kupferantennen registrieren selbst die Blitze, die für die Kameras unsichtbar bleiben.

Blitze begleiten einen Ausbruch des japanischen Sakurajima. (Bild: Bettina Scheu)Bei ihren Experimenten veränderten die Mineralogen unter anderem systematisch die Größe der Aschepartikel. Sie wollten sehen, ob und wenn ja, wie feinere oder gröbere Asche den Aufbau der elektrischen Ladung beeinflusst. Das Ergebnis: "Es entstehen umso mehr Blitze, je feiner die Asche ist", so Corrado Cimarelli. Die Messungen der Münchener Forscher erlauben Rückschlüsse auf das dynamische Geschehen in echten Aschewolken, und diese Erkenntnisse aus dem Bereich der Grundlagenforschung könnten ganz praktische Auswirkungen für den Luftverkehr haben: Vielleicht ergibt sich daraus ein Frühwarnsystem.

Treten bei einem Vulkanausbruch viele Blitze auf, kann das bedeuten, dass große Mengen an feiner Asche ausgestoßen werden. Feine Partikel halten sich länger in der Atmosphäre und werden vom Wind über große Distanzen verfrachtet: "Wir hoffen, dass wir durch das Überwachen der Blitztätigkeit vorhersagen zu können, wie großräumig dieser Ausbruch für Flugzeuge zum Problem werden könnte", so Cimarelli. Und so werden die Ergebnisse nun am japanischen Sakurajima-Vulkan überprüft. Der explodiert mehrmals am Tag: Dabei fördert er sehr feine Asche, und er ist geradezu berühmt für seine spektakulären Blitze. Ideale Voraussetzungen also, um die Idee abzuklopfen, ob vulkanische Blitze als Frühwarnsystem für die Luftfahrt taugen.