Bardarbunga: Ein Vulkan unter Beobachtung

Im Interview spricht Dr. Martin Hensch über Messmethoden am Bardarbunga, mögliche Gefahren für die Infrastruktur und den Geruch fauler Eier.

Dr. Martin Hensch aus Koblenz arbeitet als Seismologe am Icelandic Meteorological Office in der isländischen Hauptstadt Reykjavik und überwacht mit Kollegen den derzeit aktiven Vulkan Bardarbunga.

Herr Hensch, das Iceland Meteorological Office (IMO) überwacht den Vulkan Bardarbunga intensiv mit unterschiedlichen Techniken, um künftige Entwicklungen abzuschätzen zu können. Welche Anzeichen sind die aussagekräftigsten?

Unser wichtigstes Werkzeug zur Echtzeitüberwachung aller Vulkansysteme und seismisch aktiven Zonen ist ein Netzwerk aus rund 70 Seismometern. Die Daten stehen mit etwa 5 – 10 Sekunden Verzögerung im Kontrollraum am IMO zur Verfügung. Erdbeben werden automatisch erfasst und vorläufig lokalisiert. Alle automatischen Lokalisierungen werden anschließend manuell überprüft und die kontinuierlichen Daten auf eventuell nicht erfasste Mikrobeben gesichtet. Die Überwachung rund um die Uhr erlaubt eine zügige Reaktion auf jegliche Entwicklungen. Die Magmaintrusion (Eindringen des Magmas/Anm. d. Red.) am Bardarbunga ließ sich so frühzeitig als solche identifizieren und anhand migrierender Hypozentren während des Erdbebenschwarms über etwa 48 km nach Nordosten, zur momentanen Spalteneruption, verfolgen.

Bei der Überwachung aktiver Vulkansysteme kommen auch Bodendeformationsmessungen mittels GPS und InSAR eine große Bedeutung zu. Diese Daten stehen zwar nicht in Echtzeit zur Verfügung - beim GPS erhalten wir einen gemittelten Messwert alle acht Stunden, beim InSAR (Anm. d. Red.: Radarinterferometrie) liegen zwischen den Überflügen der Satelliten meist mehrere Tage - jedoch helfen diese Messungen beim Ermitteln des Volumens von Magmaintrusionen.

Ferner greifen wir bei der Beobachtung von Vulkanausbrüchen auf Webcams und Infrarot-Kameras zurück. Seit diesem Jahr werden vom IMO erstmals systematische Messungen von Gasemissionen vorgenommen. Und in Folge des Ausbruches des Eyjafjallajökulls 2010 stehen uns auch zwei mobile Radaranlagen zur Verfügung, um Ausmaß und Höhe möglicher Ascheemissionen besser überwachen zu können.

Aus früheren Studien ging hervor, dass sich die Spannungsfelder von mehreren Vulkanen im weiteren Umfeld des Bardarbunga gegenseitig beeinflussen und die Vulkane teilweise die gleichen Spaltensysteme teilen. Ist die jetzige Aktivität eine Chance, diese Interaktion besser zu verstehen?

Wir können deutlich eine Interaktion sehen. Benachbarte Vulkane und tektonische Verwerfungen reagieren auf die veränderte Spannung auf Grund der jetzigen Magmaintrusion. Sowohl an der Askja im Norden als auch am Tungnafellsjökull im Nordwesten von Bardarbunga ist die Seismizität im Moment leicht über der normalen Hintergrundaktivität. Die Warnstufe für das Askjasystem ist derzeit erhöht, weil der momentane Spaltenausbruch näher an der Askja liegt, als am Bardarbunga. Die Intrusion ist jedoch ganz klar von letzterem ausgegangen.


Die Medien berichten über einen erhöhten Schwefelausstoß. Setzt die Eruption auch andere klimawirksame Gase frei wie beispielsweise Fluor, Chlor oder Brom?

Die momentan anhaltende Spalteneruption setzt vergleichsweise starke Mengen von Schwefeldioxid (SO2) frei. In unmittelbarer Umgebung der Ausbruchsstelle werden toxische Konzentrationen erreicht. Unsere Kollegen vor Ort haben sich trotz Gasmasken schon mehrfach zurückziehen müssen. SO2 wirkt ätzend auf Schleimhäute, kann in hohen Konzentrationen Lungen und Bronchien schädigen. Wenn man dem länger ausgesetzt ist, kann Vitamin B12 zerstört werden und damit zu Blutarmut führen.

In den nächstgelegenen besiedelten Gebieten in etwa 50 – 100 km Entfernung werden gelegentlich Konzentrationen erreicht, die z.B. für Asthmatiker gesundheitsschädlich sein können. Berichte über Schwefelgeruch in Norwegen deuten eher auf Schwefelwasserstoff (H2S) hin. Der Geruch ist vergleichbar mit dem fauler Eier. Dazu liegen uns aber keine genauen Messungen vor. Auch H2S ist in hohen Konzentrationen toxisch und zerstört das Hämoglobin im Blut. Da es aber auch gleichzeitig die Geruchsnerven außer Gefecht setzt, ist man, solange man dieses Gas riechen kann, grundsätzlich auf der sicheren Seite.
Die absolute Menge an freigesetzten Schwefelgasen ist im Moment noch unbekannt, jedoch ist deren Mengenverhältnis zu Halogenen (Fluor, Chlor, etc.) sehr hoch. Eine erste Schlussfolgerung ist, dass Halogene momentan in vergleichsweise geringen Mengen freigesetzt werden.


Sind Wissenschaftler vom IMO ständig vor Ort? Ist eine Arbeit aufgrund der erhöhten Gaskonzentration noch möglich?

Wissenschaftlicher des IMO und der Universität Island halten sich in etwa 20 km Entfernung auf und betreten das betroffene Gebiet nur für Messungen. Alle Kollegen sind mit Gasmasken und Gassensoren ausgestattet. Ferner stehen wir in ständigem Funkkontakt.


Haben Sie das Messnetz rund um den Bardarbunga seit Beginn der Aktivitäten erweitert?

Zur sofortigen Reaktion auf seismische oder vulkanische Aktivität stehen uns zusätzlich zum permanenten seismischen und GPS-Messnetz noch weitere Geräte zur Verfügung, um die Netze regional zu verdichten. Im Fall von Bardarbunga ist das zwar schwierig auf Grund des Vatnajökulls (Gletscher), jedoch haben wir bislang drei zusätzliche Seismometer und fünf GPS Stationen installiert. Besonders die Bestimmung der Herdtiefe von vulkantektonischen Erdbeben ist essenziell, um bei einem Magmaaufstieg zur Oberfläche rechtzeitig warnen zu können. Hierfür bedarf es aber Messstationen in der Nähe der Epizentren. Seit Beginn des Ausbruchs sind auch unsere Gasdetektoren und mobilen Radaranlagen in Position und in Betrieb.


Welche Szenarien halten Sie bzw. das IMO hinsichtlich der Entwicklung am Bardarbunga für wahrscheinlich?

Relativ früh nach Beginn der Intrusion haben wir vier Szenarien erarbeitet. Gut, das erste Szenario, dass sich alles wieder beruhigt und es zu keinem Ausbruch kommt, hat sich inzwischen erledigt. Die weiteren drei Szenarien sind seitdem aber nahezu unverändert gültig:

1) Effusiver Ausbruch außerhalb des Gletschers. Dies geschieht derzeit. Eine anfangs befürchtete leichte explosive Tätigkeit beim Kontakt des Magmas mit Grundwasser ist bislang ausgeblieben. Diese hätte wahrscheinlich nur zu moderaten Ascheemissionen in die Atmosphäre führen können und höchstens räumlich begrenzt den Flugverkehr beeinträchtigt. Der Lavastrom bedeckt im Moment eine Fläche von rund 25 km² und hat den Fluss Jökulsá á Fjöllum erreicht. Der weitere Verlauf dieses Ausbruchs ist schwer abzuschätzen. Jedoch dient dieser Ausbruch als Ventil. Der Magmadruck in der Intrusion scheint in den letzten Tagen stabil zu sein wie die GPS-Daten anzeigen. D.h. es eruptiert etwa gleich viel Lava, wie Magma in die Intrusion nachströmt. Nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich die Eruptionsspalte weiter nach Süden öffnet und den Gletscher erreicht (Dyngjujökull, Seitengletscher des Vatnajökulls). Dann wäre zumindest teilweise das zweite Szenario erreicht.

2) Ausbruch unter dem Gletscher (oder Öffnung der jetzigen Spalte bis unter den Gletscher). Bei einem solchen Ausbruch würden große Mengen Gletschereis enorm schnell geschmolzen werden und es käme zu einer plötzlichen Überflutung (Jökulhlaup / Gletscherlauf). Diese Flut würde bei einem Ausbruch oberhalb der 48 km langen Intrusion in den Fluss Jökulsá á Fjöllum ablaufen. Zwar ist das angrenzende Gebiet gänzlich unbewohnt und der Nationalpark nördlich des Gletschers seit Beginn der seismischen Aktivität geräumt, jedoch könnte eine Flutwelle weiter nördlich Straßen, Brücken, Farmland und im Extremfall auch Bauernhöfe betreffen. Die Vorwarnzeit für die betroffenen Gebiete würde jedoch mehrere Stunden betragen und die Anwohner sind auf eine mögliche Evakuierung vorbereitet.

Ferner würde es beim Zusammentreffen von Magma mit Schmelzwasser zu einem explosiven Ausbruch kommen. Dieser könnte, sobald er das Gletschereis durchbricht, auch Vulkanasche in die Atmosphäre einbringen.

3) Ausbruch in oder an der Caldera des Zentralvulkans Bardarbunga. Die Auswirkungen wären ähnlich wie unter 2), Gletscherläufe und Ascheemission können die Folge sein. Das Gletscherwasser könnte über insgesamt vier Gebiete ablaufen. Alle möglicherweise betroffenen Flüsse werden von uns überwacht.

Solange der momentane effusive Ausbruch anhält, ist die Lage mehr oder weniger stabil und ein Ausbruch in oder an der Caldera relativ gesehen eher unwahrscheinlich, kann aber nicht ausgeschlossen werden. Auf der Ringverwerfung der Caldera wurden seit Beginn der Aktivität mehrere Hundert Erdbeben gemessen, rund 20 davon erreichten eine Magnitude von 5 und darüber. Gleichzeitig ist der Boden der Caldera inzwischen um über 15 m abgesackt. Der Grund hierfür ist, dass große Mengen Magma in die Intrusion strömen und das Vulkangebäude nachgibt. Es ist denkbar, dass es am Calderarand zu einem Ausbruch kommt, wenn Magma entlang der instabilen Ringverwerfung aufsteigt.

Spannend wird in jedem Fall die Zeit nach dem jetzigen Spaltenausbruch. Dann muss neu bewertet werden, ob sich erneut Druck aufbaut bzw. von wo ein erneuter Ausbruch möglich ist.
 
Existiert ein Katastrophenplan für den Bardarbunga trotz der unbewohnten Umgebung?

Der isländische Katastrophenschutz ist bestens organisiert. Kommunikationswege zwischen Wissenschaft und Behörden sind extrem kurz und sehr effizient. Für alle denkbaren Szenarien gibt es zumindest grundlegende Pläne. Die Einwohner eventuell betroffener Gebiete werden regelmäßig über mögliche Gefahren informiert und ggf. auf nötige Maßnahmen wie Evakuierungen vorbereitet. Evakuierungszentren stehen im Ernstfall binnen kürzester Zeit zur Verfügung. Das gilt für alle von Vulkanausbrüchen und Erdbeben gefährdeten Regionen in Island.

Ferner werden verschiedene Szenarien Behördenintern mehrmals jährlich in Übungen durchgespielt. Diese Übungen umfassen neben dem IMO und dem Katastrophenschutz auch lokale Polizeidienststellen und in seltenen Fällen, z.B. am Vulkan Katla, auch die Bevölkerung vor Ort.


Existieren Gefahren für die Infrastruktur durch einen möglichen großen Ausbruch des Vulkans?

Es gibt westlich und nordöstlich des Bardarbunga Wasserkraftwerke, die von einem Ausbruch betroffen sein könnten. Einerseits durch Schmelzwasserfluten, andererseits durch Asche. Hinzu kommt, dass bei Gletscherläufen Straßen und insbesondere Brücken zerstört werden können. Kraftwerksbetreiber und Straßenbauamt sind entsprechend vorbereitet worden.


Geben Sie die Warnhinweise und/oder Daten an die internationale Luftfahrtbehörde?

Das IMO gibt alle relevanten Informationen und Warnungen an die Luftfahrtbehörden weiter. Auch in ruhigen Zeiten stehen wir in regelmäßigem Kontakt mit dem Volcanic Ash Advisory Center (VAAC) in London sowie der isländischen Flugsicherung (ISAVIA). Unser Kontrollraum ist rund um die Uhr mit mindestens einem Meteorologen besetzt, der im Ernstfall den Informationsfluss leitet. Da sowohl die Erd- als auch Wetterüberwachung im gleichen Raum stattfinden, ist eine effiziente Kommunikation ständig gewährleistet.

Das Interview führte Karl Dzuba, Wissensplattform Erde und Umwelt.

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eskp.de | Earth System Knowledge Platform – die Wissensplattform des Forschungsbereichs Erde und Umwelt der Helmholtz-Gemeinschaft

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