Fünfzehn Minuten vor dem massiven Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai im Januar 2022 wurde eine seismische Welle von zwei entfernten seismischen Stationen aufgezeichnet. Nun argumentieren Forscher, dass ähnliche frühe Signale verwendet werden könnten, um vor anderen bevorstehenden Ausbrüchen in abgelegenen ozeanischen Vulkanen zu warnen.
Die Forscher vermuten, dass die seismische Welle durch einen Bruch in einem schwachen Bereich der ozeanischen Kruste unterhalb der Calderawand des Vulkans verursacht wurde. Dieser Bruch ermöglichte es, dass Meerwasser und Magma in den Raum über der unterirdischen Magmakammer des Vulkans strömten und sich dort vermischten, was den Ausbruch explosionsartig auslöste.
Die Forschung war veröffentlicht In Geophysikalische Forschungsbriefe.
Die Ergebnisse bauen auf früheren Arbeiten der Forscher zur Überwachung abgelegener Vulkane auf. In diesem Fall wurde die Rayleigh-Welle, eine Art seismische Welle, die sich durch die Erdoberfläche bewegt, 750 Kilometer (ungefähr 466 Meilen) vom Vulkan entfernt entdeckt.
„Frühwarnungen sind für die Katastrophenvorsorge sehr wichtig“, sagte Mie Ichihara, Vulkanologin an der Universität Tokio und eine der Mitautorinnen der Studie. „Inselvulkane können Tsunamis erzeugen, die eine erhebliche Gefahr darstellen.“
Stiller Vorbote eines heftigen Ausbruchs
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ist ein ozeanischer Vulkan im westlichen Pazifik im Königreich Tonga. Der Seamount entstand durch die Subduktion der Pazifischen Platte unter die Australische Platte, ein Prozess, der Magma erzeugt und zu Eruptionen führt.
Am 15. Januar 2022 brach der Vulkan mit rekordverdächtiger Energie aus und schleuderte 58.000 olympische Schwimmbecken Wasserdampf in die Stratosphäre, löste einen beispiellosen Gewittersturm aus und löste einen Tsunami aus. Dieser massiven Eruption ging am 14. Januar eine kleinere Eruption und davor ein Monat voller Eruptionsaktivitäten voraus.
Forscher diskutieren noch immer über die genaue Startzeit des Ausbruchs, obwohl sich die meisten darin einig sind, dass der Ausbruch kurz nach 4:00 Uhr koordinierter Weltzeit (UTC) begann. Die neue Studie berichtet von einer Rayleigh-Welle, die gegen 3:45 UTC begann.
Laut einer neuen Studie in Geophysical Research Letters könnte der Ursprung des massiven Vulkanausbruchs Hunga Tonga-Hunga Ha’apai im Januar 2022 in einer seismischen Welle entdeckt worden sein, die 750 Kilometer vom Vulkan entfernt aufgezeichnet wurde. Bildnachweis: NASA
Die Forscher verwendeten seismische Daten, um die Rayleigh-Welle zu analysieren, die an seismischen Stationen auf den Inseln Fidschi und Futuna von Instrumenten erfasst, aber von Menschen nicht gespürt wurde. Während Rayleigh-Wellen ein häufiges Merkmal von Vulkanausbrüchen und Erdbeben sind, glauben die Forscher, dass diese Welle ein Vorläuferereignis und eine mögliche Ursache für den massiven Ausbruch darstellte.
„Viele Eruptionen gehen seismische Aktivitäten voraus“, sagte Takuro Horiuchi, ein Doktorand der Vulkanologie an der Universität Tokio und Hauptautor der Studie. „Allerdings sind solche seismischen Signale subtil und werden nur in einem Umkreis von mehreren Kilometern um den Vulkan entdeckt.“
Im Gegensatz dazu breitete sich dieses seismische Signal über eine große Entfernung aus, was auf ein riesiges seismisches Ereignis hindeutet. „Wir glauben, dass ungewöhnlich große Bewegungen zur Zeit des Vorläufers begannen“, sagte Horiuchi.
Geheimnisse des Seamount
Wissenschaftler werden vielleicht nie genau wissen, was den gigantischen, „calderabildenden“ Ausbruch verursacht hat, aber Ichihara glaubt, dass der Prozess nicht augenblicklich erfolgte. Stattdessen glaubt sie, dass dieses Vorläuferereignis der Beginn eines unterirdischen Prozesses war, der letztendlich zum Ausbruch führte.
Es kann jedoch schwierig sein, den Ursprung dieser seltenen, kolossalen Eruptionen genau zu bestimmen.
„Es gibt nur sehr wenige beobachtete Caldera-bildende Eruptionen und noch weniger beobachtete Caldera-bildende Eruptionen im Ozean“, sagte Ichihara. „Dies liefert ein Szenario über die Prozesse, die zur Caldera-Bildung führen, aber ich würde nicht sagen, dass dies das einzige Szenario ist.“
Unabhängig davon kann die Erkennung früher Eruptionssignale den Inselstaaten und Küstengebieten wertvolle Zeit verschaffen, sich auf drohende Tsunamis vorzubereiten – selbst wenn das Signal an der Oberfläche nicht zu spüren ist.
„Zum Zeitpunkt des Ausbruchs dachten wir nicht daran, diese Art der Analyse in Echtzeit durchzuführen“, sagte Ichihara. „Aber vielleicht können die örtlichen Observatorien das nächste Mal, wenn es unter Wasser zu einem bedeutenden Ausbruch kommt, dies anhand ihrer Daten erkennen.“
Weitere Informationen:
Takuro Horiuchi et al., Ein seismischer Vorläufer 15 Minuten vor dem riesigen Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga‐Hunga Ha’apai am 15. Januar 2022, Geophysikalische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1029/2024GL111144