Zum Forschungsthema: Vulkanismus haben wir ausgewählte Beiträge von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich (FZJ), des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ), des Helmholtz-Zentrums München (HZM) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammengestellt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erklärt darüber hinaus die Gefahren von Vulkanasche für Flugzeugtriebwerke.
Für weitergehende Informationen, bitte den jeweiligen Verlinkungen folgen.

Vulkanismus

Teils mit gewaltiger Kraft formen Vulkanausbrüche die Erdoberfläche um. Für die Anwohner bedeuten Vulkane eine ständige Bedrohung. Und doch siedeln sich selbst nach Ausbrüchen immer wieder viele Menschen in ihrer unmittelbaren Nähe an. Aktive Vulkane gibt es allerdings nicht nur in fernen Ländern wie Chile oder Indonesien, sondern auch in Europa, sogar in Deutschland. Mehr zu Vulkanismus »

Täglich kommt es irgendwo auf der Erde zu einem Vulkanausbruch. Das Material, das dabei aus einem Vulkan herausfließt (effusiver Vulkanismus) oder mit enormer Kraft herausgeschleudert wird (explosiver Vulkanismus), ist sehr unterschiedlich und reicht von Gas über Asche zu verschiedenen Gesteinstypen. Mehr zu Eruptionsprodukten »

Vulkanische Gase/Gesundheitsrisiken

Die anteilige Zusammensetzung vulkanischer Gase ist variabel. Doch generell ist Wasserdampf (H2O) das häufigste Vulkangas. Hinzu kommen Kohlendioxid (CO2), Schwefeldioxid (SO2) und untergeordnet auch Kohlenmonoxid (CO), Chlor (Cl), Wasserstoff (H2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Mehr zu Vulkangasen »

Die vulkanischen SO2-Emissionen beeinträchtigen die Luftqualität nicht nur in der Umgebung des Vulkans, sondern je nach Wetterlage, auch in entfernteren Gebieten. So konnten im September 2014 während des Ausbruchs des Vulkans Bardarbunga (Island) auch außerhalb von Island, vor allem in Norwegen,  regelmäßig erhöhte SO2-Konzentrationen nachgewiesen werden. Am 22. September 2014 wurden sogar ungewöhnlich hohe SO2-Werte in einigen Regionen von Österreich und am deutschen Alpenrand registriert. Mehr Information zu den Simulationen der Schwefeldioxidausbreitung »

Bei möglichen Gesundheitsrisiken durch Vulkane muss zwischen kurzfristigen Beeinträchtigungen und langfristigen Schädigungen unterschieden werden. Generell bestimmen die Größe, Form und Dichte der Partikel die Auswirkungen, die sie in der Lunge haben können. Vor allem bei Asthmatikern und Menschen mit Atemwegserkrankungen können mikroskopisch kleine Partikel zu Reizungen der Atemwege führen.
Epidemiologisch sind allerdings keine Gesundheitsrisiken in größerem Abstand zu einem Vulkan mehr zu befürchten. In unmittelbarer Nähe zum Vulkan kann H2S allerdings toxisch, also giftig bzw. sogar tödlich sein. Mehr zu möglichen Gesundheitsrisiken »

Auswirkungen von Vulkanausbrüchen

Die direkte Umgebung eines Vulkans ist meist unmittelbar von einem Ausbruch betroffen: Explosiv ausgeworfene Asche regnet auf das Land herunter. Vulkangase beeinträchtigen das Atmen. Lavaströme und Glut- und Aschewolken überziehen die Umgebung. Diese kann bei großen Ausbrüchen weit verbreitet und meterdick werden. Druckwellen (“Surges”) können Häuser und Bäume umkippen. Kommt Lockergestein auf dem Vulkan mit Wasser in Verbindung, so können Lahare entstehen. Wenn ein pyroklastischer Strom, eine Surge oder ein Lahar einen See oder das Meer erreicht, können auch Tsunami ausgelöste werden. Mehr zu Auswirkungen von Vulkanausbrüchen »

Ob ein Vulkanausbuch einen globalen Einfluss auf das Klima hat, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Asche- und Schwefeldioxidmenge können sehr unterschiedlich sein, genauso wie die Höhe der Abgassäule und der Breitengrad. Der Ausbruch des Tambora (Sumbawa, Indonesien) im Jahr 1815, auf den eine globale Abkühlung folgte, ist ein Beispiel. Das Jahr 1816 galt auch in Europa als "Jahr ohne Sommer". Mehr zu Aerosolen und deren Auswirkungen »

Durch die Ausbruchsserie des Eyjafjallajökulls von April bis Mai 2010 wurde aufgrund der vorherrschenden nordwestlichen Wetterlage Vulkanasche innerhalb von wenigen Tagen über die Nordsee und Nordwesteuropa ostwärts bis nach Zentralrussland und südwärts bis nach Spanien und Portugal transportiert. Mehr zur Ausbreitung der Vulkanasche nach Eyjafjallajökull-Ausbruch »

Die Aschewolke über Europa führte zur Sperrung des Luftraums, so dass der Flugverkehr weitgehend zum Erliegen kam. Die Folge waren nicht nur Flugpassagiere, die Anschlussflüge nicht bekamen, sondern auch wirtschaftliche Verluste, da Frischwaren und kritische Ersatzteile nicht nach Europa mit dem Flugzeug gefrachtet werden konnten.

Wirkungen der Asche in Düsentriebwerken

Düsentriebwerke erzeugen in ihrem Innern starke Luftmassenströme, so dass bei Zunahme der Partikelkonzentration in der Luft, die z.B. durch vom Wind mitgenommenen Wüstensand verursacht werden kann, die Oberflächen der Verdichter- und Turbinenschaufeln im Triebwerk geschädigt werden. Die kann zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen.

Aber vulkanische Aschewolken erhöhen nicht nur die Teilchenkonzentration in der Luft, sondern die Partikel einer solchen Aschewolke weisen eine andere Beschaffenheit auf als Wüstensande. Sie sind schärfer und verursachen daher mehr Schaden. Und sie können das Triebwerk quasi verbacken. Dadurch können sie Fehlfunktionen auslösen und sogar zum Ausfall des Triebwerks führen (Schmidt, 2014).

„Vulkanasche besitzt aufgrund ihrer komplexen chemischen Zusammensetzung keinen Schmelzpunkt sondern einen Schmelzbereich, der bereits bei 900 Grad Celsius beginnen kann. Honigartig erweicht, kann sie so auf der keramischen Schutzschicht festbacken, wodurch sie der säulenartigen Struktur ihre Flexibilität nimmt und damit die Thermoschockbeständigkeit der Wärmedämmschicht herabsetzt. Ähnlich wie bei einem Emaille-Topf, bei dem die kompakte Emaille (Keramik) bei einer Deformation des Topfes abplatzt, platzt eine durch geschmolzene Vulkanasche kompaktierte Wärmedämmschicht von einer Turbinenschaufel ab, die sich, je nach Flugphase, temperaturbedingt ausdehnt und zusammen zieht. Demzufolge kommen ungeschützte, metallische Oberflächen der Turbinenschaufeln in Kontakt mit dem heißen Gasstrom und können lokal aufgeschmolzen werden. Durch diesen lokalen Schmelzprozess verlieren die Turbinenschaufeln ihre optimale aerodynamische Form, was zu einem Leistungsverlust sowie zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch führt. In Extremfällen kann es zu einem Ausfall der Turbine kommen.“ (DLR, 2014)

Quellen

  Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – DLR. (2014, 9. Oktober). Die Auswirkung von Vulkanasche auf Flugzeugtriebwerke. Zerstörter Hitzeschutz – verstopfte Sensoren [Pressemitteilung, www.dlr.de].

  Schmidt, F. (2014, 29. August). Vulkanasche: Wann ein Flugverbot gerechtfertigt ist [Interview mit Dr. Hendrik Lau vom Institut für Werkstoffforschung des DLR]. Deutsche Welle [www.dw.de]. Aufgerufen am 29.10.2019.

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