Eruptive Instrumente zur Überwachung von Vulkanen

Die Prognose der Risiken aktiver Vulkane basiert sowohl auf der Verarbeitung und Interpretation von Signalen als auch auf der Beurteilung vulkanischer Phänomene. Im Rahmen des EU-Projekts MULTIMO (Multidisziplinäre Überwachung, Modellierung und Prognose von Vulkangefahren) wurde eine neue Methode zur Fernerkundung von vulkanischen Gasemissionen, hauptsächlich Schwefeldioxid-Gas (SO2), entwickelt.

Das MULTIMO-Projekt richtete sich auf die Entwicklung eines fortschrittlichen Systems zur Prognose von Vulkanausbrüchen. Dieser Ansatz basiert auf der Entwicklung verbesserter Verfahren zur Vulkanüberwachung und der fortlaufenden Integration der erlangten Mulitparameter-Datensätze mit Modellierungsverfahren. Es werden geostatistische Methoden zur Analyse der Zeitreihen integrierter Daten angewandt, die an aktiven Vulkanen aufgezeichnet und dann mit den Prognosen dynamischer Modelle verglichen wurden, um die Zuverlässigkeit der Vorhersagen zu verbessern.

Vulkane geben Gase in die Atmosphäre ab, die aus dem Magma im Erdinneren entstehen. Die Messung der Schwefeldioxid-Ströme ist für die Beurteilung von Vulkangefahren von äußerster Wichtigkeit. In der Abluftfahne werden die Schwefeldioxidemissionen mittels eines Korrelationsspektrometers (COSPEC – Correlation Spectrometer) gemessen, einem Instrument, das die Menge des vom Schwefeldioxid in der Abluftfahne absorbierten ultravioletten Lichts misst und diesen Wert mit einem internen Standard vergleicht.

Im Rahmen von MULTIMO wurde ein differenziales optisches Absorptionsspektrometer zur Messung von Schwefeldioxidemissionen entwickelt und angewandt. Die Differential Optical Absorption Spectrometry (DOAS) ähnelt COSPEC insofern, dass sie zur Bestimmung der Gaskonzentration ebenfalls die Menge der UV-Strahlung misst, die durch die Abluftfahne übertragen wird.

Sie ist jedoch in der Lage, alle durch die Abluftfahne eines Vulkans ausgestoßenen Gase zu messen, und sieht gleichzeitig den Einsatz eines miniaturisierten Spektrometers vor. Zusätzlich dazu sind die Einfachheit der optischen Teile sowie die erleichterte Automatisierung und Datentelemetrie nur einige ihrer Vorteile. Die Methodologie ermöglicht Messungen der Abluftfahnen von Vulkanen in einer hohen zeitlichen und einer hohen räumlichen Auflösung und macht so die Korrelation geochemischer Datenströme mit Ergebnissen aus der Geodäsie und der Seismologie zu einem routinemäßigen Prozess.

Da Gasemissionen für das Verständnis einer potenziellen Vulkanaktivität und der Risiken für die menschliche Gesundheit von großer Bedeutung sind, haben die von MULTIMO eingeführten neuen Verfahren und Tools für diesen Bereich sicherlich einen entscheidenden Nutzen.