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Feuer unter Eis - subglaziale Eruption und Schmelzwasserdurchbruch auf Island

Einer Reihe von schweren Erdbeben folgte am 30. September ein Vulkanausbruch unter der Eisfläche des Vatnajökull auf Island. Die Eruption unter Europas größtem Gletscher klang nach etwa zwei Wochen aus. Der von Glaziologen vorausgesagte gewaltige Durchbruch des Schmelzwassers, das sich zunächst in einem See am Grund der Eismasse angesammelt hatte, ließ gut einen Monat auf sich warten.

Tektonisch betrachtet, gehört Island halb zu Amerika und halb zu Europa: Die Grenze zwischen der Nordamerikanischen und der Eurasischen Platte verläuft mitten durch die Insel, die mit einer Fläche von etwa 103000 Quadratkilometern der größte übermeerische Bestandteil des Mittelatlantischen Rückens ist. Wie Datierungen der ältesten basaltischen Laven im äußersten Westen und Osten ergaben, dürfte sie vor 20 bis 15 Millionen Jahren aus dem Meer aufgetaucht sein. Zu ihrer wechselvollen Geschichte gehört, daß sie am Ende der letzten Eiszeit – vor etwa 12000 Jahren – fast vollständig mit Eis bedeckt war.


Historische Dimension

Als gewaltiger Rest dieses Panzers befindet sich heute noch im Südosten Islands der Vatnajökull, mit einer Eisfläche von ungefähr 8300 Quadratkilometern der mit Abstand größte Gletscher Europas. In seinem westlichen Teil überdeckt er Spaltensysteme des Mittelatlantischen Rückens mit zwei größeren Vulkanen: dem Bárdarbunga und dem Grímsvötn. Beide weisen große subglaziale Calderen (Einsturzkrater) auf.

Der Bárdarbunga gehört zu einem Spaltensystem, das sich etwa 100 Kilometer nach Süden und halb so weit nach Norden erstreckt, und ist zuletzt 1910 erkennbar ausgebrochen. Dagegen wurde die letzte Eruption des Grímsvötn 1983 beobachtet. Er umfaßt zahlreiche Krater und Solfatarenfelder und zählt mit fast einem Ausbruch pro Dekade zu den aktivsten subglazialen Vulkanen der Erde. Wie der Bárdarbunga ist er Teil eines Spaltensystems; es schließt die berüchtigte Laki-Spalte ein, aus der 1783 bei einer verheerenden Eruption 12 bis 14 Kubikkilometer Lava austraten.

Die Besonderheit subglazialer Vulkane ist, daß selbst dann, wenn sie – wie in Island – gasarme, dünnflüssige Magmen fördern, die Gesteinsschmelze beim Kontakt mit dem Eis sofort erstarrt, so daß praktisch keine Lava auströmt, sondern lediglich Schlacken, Bomben und Aschen ausgeworfen werden. Diese gelangen teilweise auf das Eis und werden mit der Zeit in den Gletscher eingearbeitet. Den größeren Teil schwemmt jedoch das Schmelzwasser weg.

Im Innern der Grímsvötn-Caldera läßt intensive geothermische Aktivität das Eis allerdings kontinuierlich schmelzen, wodurch sich ein subglazialer See gebildet hat. Dieser entleert sich in Intervallen von fünf bis zehn Jahren spontan über Rinnen unter der Eisdecke; die Wassermassen ergießen sich dann in einer gewaltigen Flut über die unbewohnte Sanderfläche Skeidarásandur an der Südküste Islands in den Atlantik. Dies geschah zuletzt Anfang dieses Jahres, so daß vor den Eruptionen im Oktober der Wasserstand in der Caldera sehr niedrig war.

Außer diesen normalen Entleerungen sind für die Jahre 1598, 1685 und 1716 besonders starke Gletscherläufe dokumentiert, die wahrscheinlich auf vulkanische Aktivität des Grímsvötn zurückgehen. Über einen weiteren bemerkenswerten Schmelzwasserdurchbruch berichtete der isländische Geograph Thorvaldur Thóroddsen (1855 bis 1921): 1892 überschwemmten die Fluten auf einer Breite von 40 bis 50 Kilometern die gesamte 800 bis 900 Quadratkilometer große Fläche des Skeidarásandur.

In diesem Jahrhundert ließ 1934 ein sehr starker, über längere Zeit andauernder Ausbruch so viel Schmelzwasser in den subglazialen See strömen, daß unter lautem Knallen, das bis in 50 Kilometer Entfernung zu hören war, die Eisdecke darüber zerbarst. Schwefelgestank, der aus den frischen Gletscherspalten drang, verpestete noch in der 200 Kilometer entfernten Hauptstadt Reykjavik die Luft. Eine Woche lang schossen etwa 50000 Kubikmeter Wasser pro Sekunde aus dem Gletscher, was etwa der Wasserführung des Kongo entspricht, des zweitmächtigsten Stroms der Erde (der Rhein entläßt dagegen im Mittel nur rund 2200 Kubikmeter Wasser pro Sekunde in die Nordsee). Insgesamt wurden während des Ausbruchs schätzungsweise sieben Billionen Liter Schmelzwasser frei.


Chronologie des Ausbruchs

Obwohl die jüngste Eruption in dieses allgemeine Bild paßt, wies sie einige Besonderheiten auf. Die erste war schon ihr ungewöhnlicher Auftakt: Am 29. September ereignete sich eine Serie von Erdbeben mit einer maximalen Stärke von 5,4 auf der Richter-Skala, deren Zentrum am Nordrand des Bárdarbunga lag. Ähnliche Beben gab es während der letzten 20 Jahre zwar relativ oft, doch wies keines davon nennenswerte Nachbeben auf oder kündigte gar eine Eruption an.

Diesmal folgten dem Hauptstoß in den nächsten zwei Stunden jedoch weitere deutliche Erschütterungen, darunter fünf mit einer Stärke über 3. Sie wurden von den zwei seismischen Stationen nordwestlich des Bárdarbunga und am Südrand des Grímsvötn aufgezeichnet. Die Seismologen vor Ort informierten den Zivilschutz sowie Wissenschaftlerkollegen über das unheildrohende Rumpeln. Zugleich erging eine Warnung an die nationalen und internationalen Flugsicherheitsbehörden, daß ein eventuell bevorstehender Ausbruch den dichten Atlantikflugverkehr beeinträchtigen könnte.

Die seismische Aktivität dauerte bis zum nächsten Tag an, und die Erschütterungen nahmen an Häufigkeit zu: Am 30. September ereigneten sich Hunderte von Beben, darunter zehn mit einer Stärke über 3. Ihr Epizentrum verlagerte sich allmählich vom Bárdarbunga südwärts in Richtung Grímsvötn. Gegen Abend ließ die Erdbebenaktivität nach; gleichzeitig zeigten die Seismographen im Bereich des Grímsvötn beginnende Eruptionstätigkeit an (auch diese erzeugt Vibrationen im Boden, die sich jedoch deutlich von seismischen Schwingungen unterscheiden).

Den genauen Ort des Ausbruchs enthüllte ein Flug am 1. Oktober, bei dem nördlich des Grímsvötn zwei Einsturztrichter in der dort etwa 400 bis 600 Meter dicken Eisfläche gesichtet wurden. Demnach erfolgten die Eruptionen entlang der vier Kilometer langen Loki-Spalte im Einzugsgebiet des subglazialen Grímsvötn-Sees, dessen Wasserspiegel, wie die Aufwölbung der Gletscheroberfläche darüber anzeigte, um 10 bis 15 Meter angestiegen war. Daraus ließ sich abschätzen, daß innerhalb von 24 Stunden ungefähr 0,3 Kubikkilometer Schmelzwasser zugeflossen waren.

Am 2. Oktober hatte die Sohle eines der beiden Trichter den Gesteinsgrund erreicht, und durch das Loch im Eis stieg eine Aschewolke vier bis fünf Kilometer hoch in den Himmel (Bild). Am selben Abend war der Krater im Eis auf mehrere hundert Meter Durchmesser angewachsen. Die ausgeschleuderten vulkanischen Aschen trieb der Wind vornehmlich in nördliche Richtungen.

Bei gleichbleibender Vulkantätigkeit füllte sich der subglaziale See in den folgenden Tagen weiter. Die Spalte in der Gletscheroberfläche vergrößerte sich auf eine Länge von 3,5 Kilometern und ei-ne Breite von 400 bis 600 Metern. Spätestens zu diesem Zeitpunkt gab es in Island nur ein Thema: das Warten auf den jökulhlaup, den Durchbruch des Schmelzwassers. Man hoffte, daß er sich so schnell wie möglich ereignen würde, weil dann die angesammelten Wassermengen noch geringer wären.


Die Katastrophe läßt sich Zeit

Gefahr für Menschenleben bestand nach Aussage der isländischen Behörden nicht; nur die Infrastruktur war bedroht. In den ersten Oktobertagen wurden deshalb große Anstrengungen unternommen, durch die Verstärkung von Dämmen und das Schaffen zusätzlicher Abflußmöglichkeiten vor allem die große Ringstraße um die Insel mit ihren weitgespannten Brücken vor Schaden durch die erwartete Flutwelle zu bewahren.

Doch die Katastrophe ließ auf sich warten. Sie war immer noch nicht eingetreten, als die Eruptionstätigkeit am 13. Oktober abklang, nachdem schätzungsweise 0,6 bis 0,7 Kubikkilometer Gesteinsmaterial ausgeschleudert worden waren. Der Ausbruch, den Experten als viertstärksten auf Island in diesem Jahrhundert einstufen, hinterließ einen neuen Berg, dessen Spitze über die Oberfläche des Gletschers hinausragt.

Auch nach dem Ende der Eruption stieg der Wasserspiegel des Grímsvötn-Reservoirs jedoch weiter an: von 1504 Metern über dem Meer am 16. auf 1510 am 27. Oktober. Zu Beginn des Ausbruchs hatten die Wissenschaftler vermutet, daß es bei einem Wasserstand von 1450 Metern zum Gletscherdurchbruch käme. Da dies nicht der Fall und die vulkanische Tätigkeit längst erloschen war, begann man zu hoffen, die Katastrophe würde gänzlich ausbleiben.

Doch nach einer Reihe kleinerer Beben am 4. November setzte tags darauf ohne sichtbare Vorankündigung die überfällige Flut ein. Der Fluß Skeidará südlich des Grímsvötn trat über die Ufer, während seine Wasserführung innerhalb von zwei Stunden von 70 auf 6000 Kubikmeter pro Sekunde zunahm; ein derart plötzliches Anschwellen war nie zuvor beobachtet worden. Das Wasser war durch seine Sedimentfracht fast schwarz und roch stark nach Schwefelgasen. Außer Gesteinsschutt beförderte es bis zu 200 Tonnen schwere Eisberge, die aus dem Gletscher herausgebrochen waren.

Innerhalb kürzester Zeit hatten die Wassermassen die Ringstraße an mehreren Stellen durchbrochen und einige Brücken fortgerissen; andere – darunter die 900 Meter lange über den Skeidará – wurden überflutet. Auch Strom- und Telephonleitungen zerstörte die vier bis fünf Meter hohe Flutwelle, aber im Vorfeld hatte man Umleitungen eingerichtet, so daß es zu keinen größeren Ausfällen kam. Gegen 11 Uhr nachts erreichte die Abflußmenge mit 45000 Kubikmetern pro Sekunde ihr Maximum und ging im Laufe des nächsten Tages überraschend schnell zurück. Alles in allem liefen etwa drei Billionen Liter Schmelzwasser ab.

Die Skeidará-Brücke blieb im zentralen Teil intakt; doch die Ringstraße wurde über weite Strecken weggespült oder stark beschädigt. Der Gesamtschaden dürfte über 50 Millionen Mark betragen.


Auspizien

Die Eruption im Oktober war der vorläufige Höhepunkt einer Serie bemerkenswerter seismischer und magmatischer Ereignisse im Bereich des Vatnajökull in jüngster Zeit. Sie begann mit einem Gletscherfluß im Juli 1995 aus dem Bereich der Loki-Spalte nordwestlich des Grímsvötn, dem eine Reihe von Beben und vermutlich eine kleine Eruption vorausgegangen waren. In den nächsten Monaten nahm die seismische Aktivität auf Island generell zu und gipfelte im Februar dieses Jahres in einer intensiven Folge von Beben am Hamarinn-Vulkan östlich des Vatnajökull. Im August gab es schließlich erneut einen bemerkenswerten Gletscherfluß aus dem Bereich der Loki-Spalte, der wiederum von Beben begleitet war. Aus all dem schließen die Vulkanologen auf eine Phase gesteigerter Unruhe an der Naht zwischen Europa und Nordamerika und rechnen für die nächste Zeit mit weiteren Eruptionen im Bereich des Vatnajökull. Dann dürften erneut die gegensätzlichen Elemente Feuer und Eis aufeinananderprallen – ein Schauspiel, an dem sich jedoch nur der ergötzen kann, der nicht unter den verheerenden Folgen zu leiden hat.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 12 / 1996, Seite 36
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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