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Geophysik

Erstmals Donner von Vulkangewitter aufgezeichnet

Wenn Vulkane ausbrechen, toben oft auch Gewitter rund um den Berg. Wenn es dann grollt, ist es nicht nur der Berg selbst, wie Tonaufnahmen belegen.
Gewaltiger Ausbruch des Vulkans Bogoslof in den Aleuten

Wenn Vulkane explodieren, spielen sich dramatische Szenen ab: Asche verdunkelt den Himmel, Blitze durchzucken das Firmament, Staubteufel und Wasserhosen rasen durch die Lüfte. Lange hat man gerätselt, wie es zu den Gewittern kommt, die in den Eruptionswolken toben. Hier wirken Kräfte ähnlich wie in Tornados, doch deutlich heftiger. Mit bis zu 600 Metern pro Sekunde schießen heiße Gase im Zentrum des Ausbruchs nach oben; an den Rändern 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 Rauchsäule und der umgebenden Atmosphäre sorgt für zusätzlichen Antrieb. Die gesamte Eruptionswolke rotiert um ihre eigene Achse, und es entsteht eine vulkanische Mesozyklone, die robuster ist als das Gegenstück in einer Gewitterzelle. Auf- und Abwinde sowie die Rotation der Mesozyklone lösen Minitornados aus, während die Entstehung der elektrischen Ladungen etwas komplexer ist. Ähnlich wie in Superzellen – riesigen, hochgradig organisierten Gewittern – steigen die feuchten Luftmassen im Zentrum einer Eruptionswolke zu schnell auf. Tröpfchen können sich kaum bilden, wachsen und sich 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; sie sammeln sich an seinen Rändern an, wo die Reibung für elektrische Aufladungen sorgt, die sich schließlich in einem regelrechten Blitzvorhang wieder entladen.

Eigentlich müssten diese Gewitter auch donnern, doch übertönt die Eruptionen des Vulkans eine solche Schallentwicklung, weshalb Wissenschaftler sie bis jetzt nicht eindeutig aufzeichnen konnten – bis Matthew Haney vom Alaska Volcano Observatory und seine Kollegen Eruptionen am Aleutenvulkan Bogoslof überwachten. Dabei gelang es ihnen bei zwei Ausbrüchen im März und Juni 2017, Geräusche mitzuschneiden, die tatsächlich aus den Gewitterwolken und nicht aus dem Berg kamen, wie sie in den "Geophysical Research Letters" schreiben. Die eigentliche Eruption war demnach schon beendet, während sich weiterhin ein Gewitter mit Blitzen rund um den Feuerberg entlud.

Zeitpunkt und Klangvolumen des Grollens, das die Mikrofone drei Minuten nach den aufgezeichneten Blitzen erreichte, sowie die Richtung, aus der es kam, sprächen eindeutig für Donner, so die Autoren. Der beim Ausbruch ebenfalls erzeugte Infraschall weise dagegen andere Signale auf. Die Messgeräte standen etwa 60 Kilometer entfernt vom Bogoslof. "Der Donner muss also ursprünglich sehr laut gewesen sein", schließt Haney. Mit Hilfe der Gewitteraufzeichnungen wollen Vulkanologen besser abschätzen, wie viel Asche ein Vulkan während eines Ausbruchs ausstößt, was bislang schwerfällt. Da die Gewitter nur in den Randbereichen auftreten, lässt sich daraus vielleicht die ungefähre Ausdehnung der Wolken ermitteln, so die Hoffnung.

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