Flugverkehr: Vulkanausbrüche sollen berechenbarer werden

Forscher der University of Cambridge möchten herausfinden, wann und wohin sich die Asche bei einem Vulkanausbruch ausbreitet. Die Ausbreitung der Wolke soll sich mathematisch erfassen lassen – und so zu mehr Sicherheit beitragen

Dem Forschungsteam zufolge könnte die Videoanalyse des Ausbruchs in Island 2010 Vulkanasche-Vorhersagen für die Flugsicherheit verbessern. (Symbolbild: Pixabay)
Dem Forschungsteam zufolge könnte die Videoanalyse des Ausbruchs in Island 2010 Vulkanasche-Vorhersagen für die Flugsicherheit verbessern. (Symbolbild: Pixabay)
Anna Barbara Brüggmann

Anhand der Analyse eines Video vom Ausbruch des isländischen Vulkans Eyjafjallajökull aus dem Jahr 2010 hat ein Forschungsteam der University of Cambridge nach eigenen Angaben festgestellt, dass sich die Ausbreitung der Asche-Wolke mathematisch erfassen lässt.

Als der Eyjafjallajökull im Jahr 2010 ausbrach, habe er etwa 250 Millionen Tonnen Vulkanasche in die Atmosphäre geschleudert. Ein Großteil davon wurde über Europa und in Flugrouten geweht. Viele Flugzeuge mussten am Boden bleiben und Millionen von Flugpassagieren saßen fest.

Verlässliche Vorhersagen für die Luftfahrt?

Vorhersagen darüber, wie sich die Asche nach einem explosiven Ausbruch ausbreiten wird, könnten den Forschenden zufolge dazu beitragen, Entscheidungen über die Schließung von Luftraumbereichen zu treffen und die Auswirkungen auf die Luftfahrt zu verringern.

Doch könnten die Informationen, was am Vulkan passiert, oft nicht direkt gewonnen werden. In der neuen Studie teilten die Forscher nun einen 17-minütigen Film in Zeitabschnitte auf und verglichen die Merkmale der Aschewolke, beispielsweise Form und Geschwindigkeit, in bestimmten Zeitabständen.

„Niemand hat zuvor die Form und Geschwindigkeit von vom Wind verwehten Aschewolken direkt beobachtet", sagte Professor Andy Woods, Hauptautor der Studie vom Department of Earth Sciences und dem Institute for Energy and Environmental Flows in Cambridge.

Ausdehnung der Aschewolke

Durch den Vergleich der Eigenschaften der Aschewolke sei es den Forschern gelungen, die Menge der vom Vulkan ausgespuckten Asche zu berechnen.

Ein wichtiger Maßstab zur Vorhersage der Ausdehnung der Aschewolke sei laut Woods die Eruptionsrate, also Geschwindigkeit des Ascheflusses.

"Die Eruptionsrate bestimmt, wie viel Asche in die Atmosphäre aufsteigt, welche Höhe sie erreicht, wie lange die Aschewolke in der Schwebe bleibt, wie schnell die Asche zu Boden fällt und über welchem Gebiet die Asche landet", so Woods.

Es gelte: Je höher die Aschewolke, desto breiter wird die Asche verteilt, und je kleiner die Aschepartikel sind, desto länger bleiben sie schwimmfähig. Diese Ausbreitung sei auch von den Wetterbedingungen abhängig, vor allem von der Windrichtung.

Forschungs-Ergebnisse

Während der 17-minütigen Aufnahmen des Eyjafjallajökull-Ausbruchs beobachteten die Forscher, dass die Eruptionsrate um etwa die Hälfte sank.

„Es ist erstaunlich, dass man die Eruptionsrate einem Video entnehmen kann, denn das ist etwas, das wir bisher nur nach einem Ausbruch berechnen konnten", erklärt Woods und ergänzt: „Es ist wichtig, die sich ändernde Eruptionsrate zu kennen, da dies die Ausbreitung der Aschewolke in Windrichtung beeinflussen könnte."

Für Vulkanologen sei es normalerweise eine Herausforderung, während eines Ausbruchs kontinuierliche Messungen von Aschewolken durchzuführen.

"Stattdessen basiert ein Großteil unseres Verständnisses darüber, wie sich Aschewolken in der Atmosphäre ausbreiten, auf verkleinerten Labormodellen", erläutert Dr. Nicola Mingotti, Forscher in Woods' Gruppe und Co-Autor dieser Studie.

Woods und seine Mitarbeiter führen seit mehreren Jahren Laborexperimente durch und versuchen zu verstehen, wie Eruptionsfahnen vom Wind mitgerissen werden. Die realen Beobachtungen aus dem Videomaterial stimmen nach Angaben des Forschungsteams eng mit dem überein, was sie im Labor beobachtet haben.

"Der Nachweis, dass unsere Laborexperimente realistisch sind, ist wirklich wichtig, um sicherzustellen, dass wir verstehen, wie Aschewolken funktionieren, und um ihre Bewegungen effektiv vorherzusagen."

Prognose möglich?

Zunehmend würden Vulkane auf der ganzen Welt per Video, mit Webcams oder hochauflösenden Kameras überwacht. Laut Woods könnten Videobeobachtungen mit hoher Bildrate während eines Ausbruchs als Echtzeitinformationen in Aschewolkenvorhersagen eingespeist werden.

Er glaubt, dass sich anhand der Erfahrungen, die er durch das Studium der Aschewolke des isländischen Vulkans gewonnen hat, auch die Folgen von anderen Eruptionen vorhersagen lassen könnten – anhand von Videomaterial, das in den Minuten nach dem Ausbruch aufgenommen worden ist.

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