Vulkanismus

Feuerst�rme

Apokalyptische Szenen spielen sich ab, wenn Vulkane explodieren: Asche verdunkelt den Himmel, Blitze durchzucken das Firmament, Staubteufel und Wasserhosen rasen durch die L�fte. Obwohl diese Ph�nomene die Menschen schon lange schrecken, wei� man bis heute wenig �ber ihre Ursachen.

Daniel Lingenh�hl

Die See brodelte, Asche und Dampf schossen in die H�he und "rotierten wie ein horizontales Rad" �ber das Wasser. Am Rand der Wolke entluden sich stetig Blitze und h�llten sie in einen blinkenden Umhang, Wasserhosen zogen �ber das Meer. Ein unterseeischer Vulkan im Gebiet der Azoren war ausgebrochen und beeindruckte – vielleicht auch ver�ngstigte – mit seinem Spektakel Besatzung wie Kapit�n der britischen Fregatte "Sabrina", die gerade auf dem Weg nach São Miguel war, der Hauptinsel des Archipels.

Im Angesicht der Naturgewalten, die er am 12. Juni 1811 erblickte, verfasste Kommandeur S. Tillard einen Bericht, der bis heute wohl einmalig ist: Er scheint die einzige Aufzeichnung eines Vulkanausbruchs zu sein, in der gleichzeitig auf die Ph�nomene Blitz, rotierende Aschewolke und Wasserhosen hingewiesen wird. Nun hat er das Interesse von Geowissenschaftlern um Pinaki Chakraborty von der University of Illinois in Urbana-Champaign geweckt. Denn das vulkanische Schlechtwetter hat offenkundige, wenngleich bis heute �bersehene, Parallelen zu einem anderen meteorologischen Extremereignis: Tornados – jene starken Luftwirbel, die staubsaugerartig alles in sich hochrei�en, was auf ihrem Weg liegt, und immer wieder den Mittleren Westen der USA verw�sten.

Sie entstehen, wenn feuchtwarme Luftmassen rasch aufsteigen, kondensieren und Energie freisetzen. Starke Scherwinde in der H�he rei�en die Aufwinde mit, kippen und strecken sie, so dass ein Paar gegenl�ufiger, senkrechter Wirbel entsteht, wobei die zyklonal kreisende Str�mung vom sich mit zunehmender H�he drehenden Scherwindvektor einen zus�tzlichen Impuls erh�lt. Am Ende entsteht ein schneller rotierender Luftwirbel: die Wind- oder Wasserhose.

**Ausbruch des Pinatubo**

Die Eruption des philippinischen Feuerbergs Pinatubo 1991 geh�rte zu den st�rksten des letzten Jahrhunderts.

Diese Faktoren wirken auch in den Eruptionswolken explosiver Vulkanausbr�che, wobei die auftretenden Kr�fte um einiges st�rker sind als in einem Tornado: Mit bis zu 600 Metern pro Sekunde schie�en hei�e Gase im Zentrum des Ausbruchs nach oben, an den R�ndern erreichen sie immerhin noch ein Drittel dieser Geschwindigkeit. Verglichen dazu sind Tornados mit Aufstiegsgeschwindigkeiten der beteiligten Luftmassen von 10 Metern pro Sekunde lahme Enten. Windscherung zwischen der Rauchs�ule und der umgebenden Atmosph�re sorgen f�r zus�tzlichen Antrieb. Die gesamte Eruptionswolke rotiert um ihre eigene Achse, und es entsteht ein vulkanischer Mesozyklon, der robuster ist als sein Gegenst�ck in einer Gewitterzelle.

Gekr�nt wird dieses Unget�m aus festem Auswurfsmaterial und hei�en Gasen von einem Schirm an einer atmosph�rischen Grenzschicht, wo sich das aufsteigende Material seitlich ausbreitet, bevor es wieder absinkt und als Ascheregen �ber der Umgebung niedergeht. Er ist anf�nglich kreisrund, beult jedoch im Lauf der Zeit immer st�rker aus. Wie er seine Form w�hrend der Rotation verliert, konnten die Forscher durch weiteres, einmaliges Material nachvollziehen: Satellitenbilder vom massiven Ausbruch des phillippinischen Feuerbergs Pinatubo aus dem Jahr 1991, die den Ausbruch �ber mehrere Stunden hinweg dokumentieren.

Die Aufnahmen zeigen, wie sich der Schirm um sein eigenes Zentrum dreht und nach einer Weile teilweise kollabiert, weil er an den R�ndern ausk�hlt und damit dichter wird als die umgebende Luft. Gleichzeitig wirkt die Fliehkraft auf die drehenden Massen, und zusammen destabilisieren die beiden Faktoren das Gew�lk: Aus Pinatubos anf�nglich runder Krone w�lben sich innerhalb von nur einer Stunde f�nf gro�e Lappen heraus – f�r Chakraborty und seine Kollegen ein sicheres Zeichen f�r einen Mesozyklon.

Andere Belege sind f�r die Wissenschaftler die Staubteufel und Wasserhosen sowie die Blitzlichtvorh�nge, die im Umfeld der Eruption auftreten k�nnen: Auf- und Abwinde sowie die Rotation des Mesozyklons l�sen die Minitornados aus, w�hrend die Entstehung der elektrischen Ladungen etwas komplexer ist. �hnlich wie in Superzellen – riesigen, hochgradig organisierten Gewittern – steigen die feuchten Luftmassen im Zentrum einer Eruptionswolke zu schnell auf. Die Tr�pfchen k�nnen sich kaum bilden, wachsen und durch Kollisionen miteinander aufladen. In diesem Kernbereich blitzt es folglich kaum: Es entwickelt sich ein so genanntes Blitzloch. Die Rotation schleudert die Tropfen jedoch aus diesem Bereich heraus und sammelt sie an dessen R�ndern an, wo sich schlie�lich ein regelrechter Blitzvorhang entwickelt, wie die eindrucksvollen Bilder vom Ausbruch des chilenischen Vulkans Chaiten im Mai 2008 zeigen.

**Apokalypse am Chaiten**

Ein spektakul�res Schauspiel konnte man im Mai 2008 am chilenischen Vulkan Chaiten betrachten: Blitzlichtvorh�nge umrahmten die Aschewolken des Feuerbergs.

Damit das Vulkanwetter seinen Schrecken verliert, will Chakrabortys Team seine neuen Erkenntnisse nun in verbesserte Modelle einflie�en lassen. Und 200 Jahre nach der Fahrt der "Sabrina" konnten die Forscher zudem Kapit�n Tillard zumindest f�r die Wissenschaft rehabilitieren, denn damals schenkte man seinen Beobachtungen kaum Glauben: Vier Tage nach der Eruption hatte er an der noch dampfenden, neu aus dem Meer gewachsenen Insel angelegt, sie zu Ehren seines Schiffs ebenfalls Sabrina genannt und die Fahne des britischen Empires in den hei�en Boden gerammt. Als wenige Monate sp�ter ein Abgesandter das zum Ruhme des K�nigreichs in Beschlag genommene Eiland besuchen wollte, war sie jedoch verschwunden: Das Meer hatte die Insel rasch wieder genommen.