Neue Erkenntnisse: Geheimnisse hinter vulkanischen Vorgängen werden gelüftet

Für den Großteil der EU-Gebiete stellen Vulkangefahren zwar keine ernsthafte Bedrohung dar, sie sind jedoch ein Risiko für Menschenleben und -aktivitäten weltweit. Somit sind sie für lokale Behörden und Institutionen auf globaler Ebene von besonderem Interesse.

Das MULTIMO-Projekt der EU konzentrierte sich auf die Entwicklung neuer Wege zur Modellierung der Vulkanaktivität und somit zur Vorhersage der damit verbundenen Gefahren. Am Institute of Earth Sciences an der Hebrew University wurde eine Reihe analytischer Modelle in Bezug auf vulkanische Ereignisse entwickelt. Am Institut konzentrierte man sich insbesondere auf das Blasenwachstum im Magma und man versuchte, ihre Bildung unter einer Reihe bestimmter Bedingungen zu modellieren. Die Bildung von Blasen ist für Vulkanausbrüche charakteristisch, da Gase aus der Lösung austreten, sobald Magma an die Oberfläche treibt und der Druck sinkt.

Die Forscher modellierten zuerst die Blasenbildung während der Dekomprimierung von Magma. Die Dekomprimierung von Magma geschieht während des Aufstiegs an die Oberfläche. Das neue Modell präsentiert Blasenwachstum als eine Funktion sowohl der diffusiven als auch der viskosen Zeitmaßstäbe während der Dauer des Dekompressionsereignisses. Das Modell liefert weitere Einzelheiten zum Zustand des ausgestoßenen Magmas in Bezug auf Überdruck, Übersättigung und Volumenfraktion des Gases.

Es wurden weitere Modelle entwickelt, um die Volumenviskosität der Suspension von Gasblasen in einer inkompressiblen Newtonschen Flüssigkeit darzustellen. Die Dekompression solcher Suspensionen führt zu deren Ausdehnung. Die Bewegung und der Druck wirken sich auf die Volumenviskosität aus und tragen so zur Modellierung des Gesamtverhaltens bei.

Das Forschungsteam versuchte darüber hinaus, fragmentierte magmatische Ströme zu modellieren, die während explosiver Ausbrüche beobachtet wurden. Diese Art von Magma tritt als eine elastische Substanz und nicht als eine Flüssigkeit auf, folglich ändert dies ihr Profil. Unter Berücksichtigung der Umstände, unter denen Magma viskoelastische Eigenschaften annimmt, wurden vorläufige Modelle zur Beschreibung des Blasenwächstums entwickelt.

Obwohl seine genaue Messung oftmals eine Herausforderung darstellt, ist das Blasenwachstum im Magma eine äußerst wichtige Bestimmungsgröße bei der Gefahrenbeurteilung von Vulkanen und ein grundlegender Aspekt jedes vulkanischen Systems. Die im Rahmen des MULTIMO-Projekts durchgeführten Arbeiten könnten einen neuen Ansatz zur genauen Voraussage vulkanischer Ereignisse und deren Risiken bedeuten.