Vulkane
Wie Vulkanausbrüche in Island vorhergesagt werden
Erfahren Sie, wie Wissenschaftler Vulkanausbrüche in Island überwachen und vorhersagen
Island ist eine der geologisch aktivsten Regionen der Welt. Genau das macht die Insel so einzigartig und dynamisch! Gleichzeitig ist es für Wissenschaftler und staatliche Experten überlebenswichtig, effektiv vorhersagen zu können, wann und wo der nächste Vulkanausbruch bevorsteht.
Aber haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Vulkanologen einen Ausbruch vorhersagen können, wenn tief unter der Erde alles unsichtbar abläuft – bis zu dem Moment, in dem die Lava plötzlich hervorbricht? Erfahren Sie jetzt mehr über die verschiedenen Datenquellen und die Herausforderungen, denen sich Naturkatastrophen- und Wissenschaftsexperten in Island stellen, um Vulkanausbrüche vorherzusagen.
Vulkanologen der Universität Island bereiten sich am ersten Tag des Meradalir-Ausbruchs im Vulkansystem Fagradalsfjall darauf vor, Lavamessungen durchzuführen (Reykjanes, Island, August 2022). Foto von Jessica Poteet.
Wie Vulkane in Island entstehen
Bevor wir uns die Daten ansehen, die von Forschern zur Überwachung der isländischen Vulkane gesammelt werden, müssen wir verstehen, wie diese Vulkansysteme überhaupt entstehen (natürlich ganz allgemein gesprochen!).
Zu wissen, wie sie entstehen, hilft uns zu verstehen, warum Wissenschaftler genau diese Daten sammeln. Hier ist eine kurze Übersicht darüber, wie die Vorbereitungsphase vieler isländischer Vulkane beginnt:
Magma steigt aus dem Erdinneren auf. Bei vielen isländischen Vulkanen sammelt sich das Magma über Jahre oder Monate unter der Erde an, bevor es zu einem Ausbruch kommt. Dieses Magma bricht das umgebende Gestein auf, während es sich aus der tiefen Erdkruste oder dem Erdmantel nach oben und außen bewegt und sich im Untergrund sammelt.
Magma beginnt sich zu sammeln und zu stauen. Es sammelt sich in verschiedenen unterirdischen Speicherzonen wie Sills (Lagergängen) oder Magmakammern. Dies sind unterschiedliche unterirdische Reservoire, die sich in Größe, Form und Nutzungsdauer unterscheiden.
Das Magmavolumen steigt, und der Druck nimmt zu. Der Druck baut sich auf, wenn das Magmavolumen im Untergrund zunimmt und gegen das feste Gestein drückt. Der Boden über der Magmansammlung beginnt sich anzuheben, wenn sich genügend Magma angesammelt hat.
Magma dringt in die flache Kruste ein. Wenn Druck und Volumen ein Maximum erreichen (das für jedes System individuell ist), bricht das Magma aus und steigt durch Vulkanschlote bestehender Vulkane oder ein Netzwerk von Spalten und Gängen rasch an die Oberfläche auf.
Magma bricht aus und wird zu Lava. Das Magma bricht durch den Boden und entlädt sich entweder in (a) einer explosiven Eruption mit Lava, Auswurfmaterial und Asche wie beim Eyjafjallajökull oder (b) einer effusiven Eruption mit fließender Lava wie bei den aktuellen Ausbrüchen am Fagradalsfjall und bei Svartsengi.
Warum haben wir uns diesen Prozess angesehen? Jetzt kennen Sie die geologischen Schlüsselmomente, nach denen Wissenschaftler und Katastrophenschützer Ausschau halten, um die nächsten Schritte eines Vulkans vorherzusagen. Sie suchen nach Anzeichen für Magmaansammlung, Aufstieg und Ausbruch.
Da wir nun die grundlegende Abfolge der Ereignisse vor einem Ausbruch kennen, können wir uns den eigentlichen Daten widmen!
Beispiele für Daten, die Wissenschaftler zur Erforschung und Vorhersage von Vulkanen nutzen: (1A&B) Erdbebendaten, kartiert in der Fläche (1A) und im 3D-Raum zur Darstellung der Tiefe (1B); (2) Eine Karte aus zwei InSAR-Satellitendurchgängen über der Halbinsel Reykjanes, die die Bodenhebung im Gebiet Svartsengi zeigt; (3) seismische (akustische) Daten, die die Schallwellen von Erdbeben an einem Bodenempfänger darstellen; (4) GPS-Diagramme der Bodenbewegung bei Krýsuvík in Nord-Süd-, Ost-West- und vertikaler Richtung; (5) Bohrlochdaten zu Temperatur, Druck, Erdbeben und Lithologie (Gesteinsart). Daten des Isländischen Meteorologischen Amtes (IMO) und des Journal of Geophysical Research, Krafla-Geothermiegebiet, 2026.
Daten, die Experten zur Vorhersage von Vulkanen nutzen
Vulkanologen und Katastrophenschützer nutzen eine Vielzahl von Daten aus dem tiefen Erdinneren bis hin zum Weltraum, um Ausbrüche vorherzusagen. Hier ist eine kurze Übersicht über die wichtigsten Datenquellen:
Seismische Daten – überwachen Erdbeben, die durch Magmabewegungen und Spannungen in der Erdkruste entstehen.
GPS-Daten – erfassen in Echtzeit Aufwärts-, Abwärts- oder Seitwärtsbewegungen des Bodens an bestimmten Punkten.
InSAR-Daten – nutzen Satelliten, um langfristige, hochauflösende Bodenverschiebungen über große Gebiete hinweg zu messen.
Bohrlochdaten – nutzen Messungen von Temperatur, Neigung, Druck und Gaschemie im Untergrund, um Veränderungen im System zu erkennen.
Beobachtungsdaten – nutzen unsere eigenen Sinne und Beobachtungen vor Ort, um Veränderungen in der Umwelt zu erfassen.
Analogdaten – vergleichen aktuelle Ereignisse mit historischen Daten und ähnlichen Vulkansystemen auf der ganzen Welt.
Wie Sie sehen, steht den Wissenschaftlern ein breites Spektrum an Werkzeugen zur Verfügung. Schauen wir uns diese Datenquellen nun im Detail an.
Seismische Daten
Diese akustischen Daten zeichnen Vibrationen in der Erde auf. Sie ermöglichen es Experten, Erdbeben zu lokalisieren und zu verfolgen, wie sich Druck und Magma im Vulkansystem bewegen. Muster in diesen Signalen verraten, wann Magma aufsteigt, Gestein bricht oder das System unter Druck setzt. Seismische Daten umfassen meist die Stärke des Bebens, die Tiefe und das Epizentrum an der Oberfläche. Durch die statistische Auswertung vieler Beben über einen längeren Zeitraum entsteht ein Bild der Bewegungen im Untergrund. Wenn sich beispielsweise Erdbeben in ähnlicher Tiefe konzentrieren oder linienförmig anordnen, kann das den Unterschied zwischen einem flachen Lagergang (Sill) oder einer vertikalen Spalte (Dike) aufzeigen.
GPS-Daten
Fest installierte, am Boden verankerte GPS- und GNSS-Empfänger messen ihre Position mithilfe von Satelliten auf den Millimeter genau. Durch die Verfolgung winziger Verschiebungen im Laufe der Zeit können Wissenschaftler Bodenverformungen erkennen, die durch Magmabewegungen verursacht werden. Die isländischen GPS-Stationen erfassen nicht nur horizontale Bewegungen (Nord, Süd, Ost, West), sondern auch vertikale Hebungen oder Senkungen. Eine Hebung deutet oft darauf hin, dass sich Magma im Untergrund sammelt, während eine Senkung bedeuten kann, dass Magma abfließt oder sich an einen anderen Ort verlagert.
InSAR-Daten
InSAR steht für „Interferometric Synthetic Aperture Radar“ (keine Sorge, das müssen Sie sich nicht merken!). Es handelt sich um ein wichtiges satellitengestütztes Verfahren, das großflächige Bodenbewegungen über längere Zeiträume misst. Ein Satellit überfliegt eine Region und sendet Radarwellen zur Erdoberfläche. Bei einem zweiten Überflug zu einem späteren Zeitpunkt können die Wissenschaftler die Daten vergleichen und eine Karte der Bodenbewegung erstellen. Die resultierenden Karten sind sehr farbenfroh: Breite Farbbänder bedeuten wenig Bewegung, während dicht beieinanderliegende Ringe auf starke Verformungen des Bodens hinweisen.
Bohrlochdaten
Wenn in einem Gebiet Bohrlöcher vorhanden sind, messen darin platzierte Sensoren eine Vielzahl von Parametern: Temperatur, Neigung, Druck, Gaszusammensetzung und sogar lokale Seismizität. Ein Temperaturanstieg oder veränderte Gaswerte können erste Warnsignale für aufsteigendes Magma sein. So deutete beispielsweise 2023 ein Anstieg von Schwefeldioxid (SO2) am Geothermiekraftwerk Svartsengi darauf hin, dass Magma im Untergrund aufstieg und sich der Tiefe des Bohrlochs näherte. Zudem messen viele der Stationen die Neigung des Bodens (Tiltmeter).
Beobachtungsdaten
Dies ist eine sehr flexible Datenkategorie, die auf menschlichen Beobachtungen vor Ort basiert. Zu den wichtigsten Anzeichen, auf die Experten in Island achten, gehören Gletscherläufe (plötzliche Fluten durch schmelzendes Eis über einem aktiven Vulkan), die Erwärmung von Brunnenwasser, eine verstärkte Dampfentwicklung am Boden oder erhöhte Aktivität in Geothermalgebieten. Dazu gehören auch Drohnenflüge im Gelände, um frische Risse, Verwerfungen und Bodenverschiebungen aus der Luft zu vermessen.
Analogdaten
Wissenschaftler nutzen historische Daten von ähnlichen Vulkansystemen in Island oder weltweit, um Hypothesen darüber aufzustellen, wann ein Vulkan ausbrechen könnte. Sie vergleichen die aktuellen Muster mit vergangenen Ereignissen. Im Fall von Svartsengi nutzen Experten beispielsweise den Zeitablauf und die Daten der historischen Krafla-Feuer und des Holuhraun-Ausbruchs, um die Intervalle zwischen den einzelnen Eruptionen der aktuellen Aktivitätsphase besser abzuschätzen.
Beispiele für Modelle und Grafiken, die Wissenschaftler zur Vorhersage von Vulkanausbrüchen erstellen: (1) Eine Karte neuer Risse auf der Halbinsel Reykjanes, basierend auf Kartierungen vor Ort und InSAR-Daten; (2) Ein Modell der Magma-Zuflussrate in den unterirdischen Lagergang bei Svartsengi; (3) Erdbeben, dargestellt nach Tiefe und Zeit, inklusive Phasen vulkanischer Unruhe (Magmabewegung ohne Ausbruch). Daten des Nordic Volcanological Center (Universität Island) und des Isländischen Meteorologischen Amtes.
Wie nutzen Wissenschaftler diese Daten für Vorhersagen?
Wissenschaftler fügen all diese Puzzleteile zusammen, um ein dynamisches Gesamtbild des Vulkansystems zu erstellen. Dieses Bild verändert sich ständig, während sich Magma ansammelt, bewegt und schließlich ausbricht. Aus den Daten erstellen sie Computermodelle des Untergrunds, um das Magmavolumen und die Füllraten der Kammern zu berechnen. Diese Modelle können zweidimensionale Diagramme, dreidimensionale Darstellungen der Magmakammern oder vierdimensionale Animationen sein, die die Magmaansammlung im Verlauf der Zeit zeigen.
Wie zuverlässig sind die Vorhersagen?
Im Großen und Ganzen sind die gesammelten Daten sehr zuverlässig. Allerdings gibt es Faktoren, die die Messungen beeinflussen können:
Eine präzise Ortung von Erdbeben erfordert ein sehr dichtes Netz von seismischen Sensoren.
Schlechtes Wetter (in Island keine Seltenheit) und geomagnetische Stürme (die auch die Polarlichter erzeugen) können GPS-Signale stören.
InSAR-Satellitendaten funktionieren nur über Land und bei schneefreiem, wolkenlosem Wetter.
Es gibt also viele Variablen bei der Datenerfassung, doch die Experten können diese Fehlerquellen meist gut herausrechnen und korrigieren.
Die größte Herausforderung bleibt die Interpretation: Nicht jeder Erdbebenschwarm führt zu einem Ausbruch, und nicht jedes dampfende Feld bedeutet, dass Magma direkt unter der Oberfläche steht. Eine 100-prozentige Vorhersage gibt es bei Vulkanen nicht. Aber Wissenschaftler können den Zeitraum, in dem ein Ausbruch am wahrscheinlichsten ist, oft sehr gut eingrenzen. Sobald das Magma die obersten Erdschichten erreicht, bleibt den Experten meist ein Zeitfenster von 30 Minuten bis zu wenigen Stunden, um die Bevölkerung vor einem bevorstehenden Ausbruch zu warnen.
Fazit zur Vulkanvorhersage in Island
Wir hoffen, dieser Einblick zeigt Ihnen, wie viel Arbeit, Datenanalyse und wissenschaftliche Präzision hinter den Kulissen nötig sind. Die Vorhersage von Naturereignissen, die sich tief im Verborgenen abspielen, ist eine enorme Herausforderung – aber die isländischen Wissenschaftler meistern diese Aufgabe jeden Tag aufs Neue mit Bravour!
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Vulkanvorhersage in Island
Kann man Vulkanausbrüche in Island vorhersagen?
Teilweise. Wissenschaftler können Phasen bestimmen, in denen ein Ausbruch sehr wahrscheinlich ist, aber eine millimetergenaue oder absolut sichere Vorhersage ist nicht möglich. Da sich das Magma unsichtbar im Untergrund bewegt, deuten Experten indirekte Signale wie Erdbeben, Bodenbewegungen, Satellitendaten und Bohrlochmessungen. Je näher das Magma der Oberfläche kommt, desto klarer wird das Bild.
Wie viel Vorwarnzeit hat man vor einem Ausbruch?
Sobald das Magma in sehr flache Tiefen aufsteigt, bleibt den Wissenschaftlern meist nur ein Zeitfenster von 30 Minuten bis zu wenigen Stunden für eine konkrete Warnung. Deshalb wird das isländische Überwachungsnetzwerk rund um die Uhr betrieben. Die langfristigen Anzeichen – wie Bodenhebung und Druckaufbau – sind oft schon Monate im Voraus sichtbar, aber der genaue Moment des Ausbruchs kündigt sich erst sehr spät an.
Wer überwacht die Vulkane in Island?
Das Isländische Meteorologische Amt (Veðurstofa Íslands) betreibt die nationalen seismischen Messnetze und GPS-Stationen und gibt offizielle Warnungen heraus. Forschungsgruppen der Universität Island, darunter das Nordic Volcanological Center, unterstützen die Arbeit durch Feldmessungen, Modellierungen und Analysen. Auch die Betreiber der Geothermiekraftwerke liefern wertvolle Bohrlochdaten aus ihren Anlagen.
Welche Daten werden zur Vorhersage genutzt?
Hauptsächlich sechs Datentypen: Seismische Daten (Erdbeben durch brechendes Gestein), GPS/GNSS-Stationen (punktuelle Bodenbewegungen), InSAR-Satellitenradar (großflächige Bodenverformung), Bohrlochdaten (Temperatur, Druck und Gase im Untergrund), visuelle Beobachtungen vor Ort sowie Analogdaten aus historischen Eruptionen.
Was bedeutet ein Erdbebenschwarm?
Ein Erdbebenschwarm deutet oft darauf hin, dass sich Magma seinen Weg nach oben bahnt und dabei das Gestein bricht – aber nicht jeder Schwarm führt zu einer Eruption. Das Muster ist entscheidend: Konzentrieren sich die Beben in einer bestimmten Tiefe, deutet das auf die Bildung eines horizontalen Lagergangs (Sills) hin. Wandern die Beben in einer Linie nach oben oder zur Seite, bildet sich wahrscheinlich eine vertikale Spalte (Dike).
Was bedeutet es, wenn sich der Boden hebt?
Bodenhebung bedeutet meist, dass sich im Untergrund Magma ansammelt und das darüber liegende Gestein nach oben drückt. GPS-Stationen können diese Bewegung millimetergenau erfassen. Auch das Gegenteil ist aufschlussreich: Sinkt der Boden ab, fließt das Magma möglicherweise aus einer Kammer ab und verlagert sich an einen anderen Ort.
Wie helfen Bohrlöcher bei der Überwachung?
Sonden in tiefen Bohrlöchern messen Temperatur, Druck, Gase und Erschütterungen direkt in der Erdkruste. Ein praktisches Beispiel: Im Jahr 2023 registrierten die Bohrlöcher am Kraftwerk Svartsengi einen Anstieg von Schwefeldioxid, was bewies, dass Magma aufstieg und sich der Tiefe der Bohrungen näherte.
Wie zuverlässig sind die Überwachungsdaten?
Generell sehr zuverlässig, allerdings mit natürlichen Grenzen. Genaue Erdbebenortungen erfordern ein dichtes Netz an Stationen. GPS-Signale können durch extremes Wetter oder geomagnetische Stürme (die auch die Polarlichter erzeugen) gestört werden. InSAR benötigt schneefreie Bedingungen. Die Experten korrigieren diese Effekte, aber ein Rest an Unsicherheit bei der Interpretation bleibt immer bestehen.
Wie lange vor einem Ausbruch beginnt das Magma sich zu bewegen?
Bei vielen isländischen Vulkanen sammelt sich das Magma bereits Monate oder sogar Jahre vor dem eigentlichen Ausbruch im Untergrund an. Es steigt aus der tiefen Kruste auf, bricht Gestein und sammelt sich in Magmakammern. Erst wenn der Druck einen bestimmten, für dieses System spezifischen Grenzwert überschreitet, bricht es sich Bahn zur Oberfläche.
Is ist es sicher, Island während eines Vulkanausbruchs zu besuchen?
Island bleibt auch während der meisten Ausbrüche, die in der Regel lokal begrenzt sind, sicher und gut bereisbar. Die Behörden sperren gefährdete Gebiete weiträumig ab. Diese Sperrungen sollten unbedingt respektiert werden. Informieren Sie sich vor jedem Ausflug auf vedur.is über die aktuelle Lage und auf safetravel.is über Wegsperrungen. Betreten Sie niemals abgesperrte Zonen: Unsichtbare Gase und instabiler Boden sind oft gefährlicher als die sichtbare Lava.
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Dieser Artikel wurde von der Geologin Jessica Poteet verfasst. Hören Sie auch das Interview mit ihr im Lava Academy Podcast.
