Lawinen aus Asche, Gas und Gestein, die bei Vulkanausbrüchen bergab stürzen, könnten noch gefährlicher sein, als Wissenschaftler angenommen hatten.
In diesen Rutschen bilden sich infolge von Turbulenzen Hochdruckpulse, sogenannte pyroklastische Strömungen, wie Labor- und Feldmessungen zeigen. Dieser Druck kann viel stärker und zerstörerischer sein, als Gefahrenbewertungen normalerweise annehmen, berichten Forscher vom 15. Dezember in Naturkommunikation.
„Das ist kein kleiner Unterschied“, sagt Gert Lube, Vulkanologe an der Massey University in Palmerston North, Neuseeland. Herkömmliche Gefährdungsbeurteilungen könnten darauf hindeuten, dass eine bestimmte Strömung nur Fenster zum Bersten bringt, sagt er, „wenn der Druck tatsächlich so stark ist, dass er die Wände des Gebäudes einreißt.“
Pyroklastische Ströme sind die tödlichste vulkanische Gefahr (SN: 05.06.18), zum Teil wegen des Drucks, den sie erzeugen. Aufgrund ihrer heftigen Natur müssen Forscher häufig den durchschnittlichen Druck zum Zertrümmern von Hindernissen in den Strömungen schätzen, indem sie Computersimulationen verwenden, die auf Messungen von geologischen Ablagerungen basieren, die von früheren Strömungen hinterlassen wurden.
Um das Innenleben dieser Naturgewalten direkt zu untersuchen, reproduzierten Lube und Kollegen kleinere Versionen der Strömungen in Experimenten und maßen zerstörerische Faktoren wie Partikelgeschwindigkeiten und Strömungsdichten und Temperaturen. Dadurch konnte das Team die Drücke in den Strömungen berechnen. Die Forscher analysierten auch die ersten Messungen des Drucks in natürlichen Strömungen, die 2019 gesammelt wurden, als pyroklastische Ströme aus dem Vulkan Whakaari brachen und eine Reihe von Infraschallsensoren verschlangen (SN: 18.06.21).
Zur Überraschung der Forscher oszillierten die Drücke in den Strömungen rhythmisch, als sich vulkanische Partikel zu kaskadierenden Wellen und Zügen aus rollenden Wirbeln zusammenballten. Diese Druckstöße würden nacheinander Hindernisse wie Schläge mit einem Presslufthammer beschädigen, sagt Lube. Die Pulse schlugen manchmal mehr als dreimal so hart ein wie die durchschnittlichen Druckschätzungen, die typischerweise von herkömmlichen Gefahrenmesssimulationen vorgeschlagen werden.
Viele Gefährdungsbeurteilungen unterschätzen wahrscheinlich die zerstörerische Wirkung pyroklastischer Ströme drastisch, sagt Lube. „Das ist ein großer Weckruf.“