Wissenschaftler wissen seit langer Zeit, dass die in Magma gelösten Gase eine wichtige Rolle bei der Vorhersage von vulkanischen Eruptionen spielen. Aber erst vor kurzem haben es technische Neuerungen und Weiterentwicklungen ermöglicht, routinemäßig die verschiedenen Arten von vulkanischen Gasen, die vor Ausbrüchen in die Atmosphäre abgegeben werden, zu bestimmen und zu überwachen.
Schweflige Gase und Rauch sind normalerweise die ersten Merkmale, die Menschen wahrnehmen, wenn sie einen aktiven Vulkan besuchen. Aber es werden noch eine ganze Menge anderer Gase aus Magmaspeichern frei, die direkt unter einem Vulkan liegen. Über heiße Fumarolen, aktive Schlote und poröse Bodenschichten erreichen diese Gase dann die Oberfläche. Dabei findet man sie sowohl dann, wenn Magma auftsteigt und ausgeworfen wird, als auch wenn es unterhalb des Vulkans abkühlt und kristallisiert – beispielsweise während der langen Ruhephasen zwischen zwei Vulkanausbrüchen.
Freisetzung bestimmter Gase ermitteln
Die wichtigste Aufgabe der Vulkanforscher bei der Gasmessung ist es, Veränderungen bei der Freisetzung bestimmter Gase speziell Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid, festzustellen. Aus der Zusammensetzung der Gasemissionen schließen sie, ob sich das Magmareservoir unter dem Vulkan erhöht hat oder ob es abgesunken ist. Diese Ergebnisse vergleichen und ergänzen die Forscher dann mit Daten aus anderen Überwachungsmethoden und können dann Rückschlüsse darauf ziehen, ob eine Eruption kurz bevorsteht.
Da man heute weiß, welche gravierenden Auswirkungen vulkanische Gase auch auf die Atmosphäre und das Klima haben können, gewinnt ihre Erforschung gerade in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung.
Leider ist die Gasprobennahme an aktiven Vulkanen häufig schwierig oder gefährlich. Für eine direkte Probennahme müssen sich Wissenschaftler nahe an einen aktiven Schlot heranwagen, der sich weit oben an einem Vulkanhang oder einem Gipfelkrater befinden kann. Intensive Rauchschwaden, schlechtes Wetter und die Gefahr plötzlicher Ausbrüche können gefährden solche Untersuchungen oder machen sie gelegentlich sogar unmöglich. An einigen Vulkanen entziehen die Gase aber auch einer direkten Kontrolle, da sie direkt in einen Kratersee entweichen.
Gasmessungen aus größerer Entfernung sind dagegen zwar technisch möglich, erfordern aber gutes Wetter – insbesondere perfekte Windverhältnisse – und geeignete Fluggeräte oder Straßenverkehrsnetze.
Methoden zur Messung der Gase
Wissenschaftlern stehen heute zur Gasüberwachung mehrere Methoden zur Verfügung. Je nach Ausgangslage am Vulkan – berücksichtigt werden unter anderem die Ausbruchgeschichte, mögliche Gefahren, Lage und Art der Gasaustrittsstellen und vieles andere mehr – entscheiden sie dann vor Ort, welches System eingesetzt wird.
Gasemissionen in vulkanischen Wolken
Die Rate, mit der Gase aus einem Vulkan freigesetzt werden, hängt von der Menge des Magmas und vom hydrothermalen System unterhalb der Vulkanoberfläche ab. Besonders aus den Konzentrationsveränderungen der beiden Schlüsselgase Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid in den Eruptionswolken können die Wissenschaftler auf Vorgänge im unterirdischen Magmasystem schließen. Je nach Ausgangslage misst man daher die Emissionsraten der beiden Gase entweder aus der Luft oder vom Boden aus. Während größer Ausbrüche werden dafür allerdings auch Satellitensysteme eingesetzt.
Direkte Gasprobennahme
Der einzige Weg die Zusammensetzung der Gase, die aus einem Vulkan austreten, genau zu bestimmen ist jedoch noch immer die direkte Probennahme. Dabei lassen sich auch Daten gewinnen, die notwendig sind, um die Herkunft der Gase zu ermitteln.
Die direkte Gasprobennahme erfolgt unmittelbar an den Fumarolen. Die flüchtigen Stoffe werden in einen vorbereiteten, mit einer speziellen Analyselösung gefüllten Behälter gesammelt und dann im Labor untersucht.
Kontinuierliche Vorort-Messung
Kontinuierliche vollautomatische Gasmessungen können ebenfalls direkt am den Gasaustrittsstellen vorgenommen werden. An jeder Messstelle überprüfen ein oder mehrere chemische Sensoren die Konzentration eines spezifischen vulkanischen Gases. Diese Sensoren können dabei beinahe ein Echtzeit-Ergebnis der Veränderungen der Gasemissionen liefern.
Stand: 19.04.2000
