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Donnerstag, 29.09.2016
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Yellowstone-Vulkan: Asche bis nach New York

Forscher simulieren, wie sich die Asche bei einem Ausbruch des Supervulkans ausbreiten würde

Wenn der Supervulkan Yellowstone heute ausbräche, dann würde fast die gesamte USA unter Asche versinken. Denn ein Ausbruch dieser Größe erzeugt seine eigenen Luftströmungen – und kann so Asche selbst gegen den Wind ausbreiten. Das zeigt eine Simulation von US-Forschern. Zwar gibt es bisher keine Anzeichen für eine baldige Yellowstone-Eruption, die neuen Erkenntnisse helfen aber auch dabei, Ausmaß und Richtung von Aschenwolken kleinerer Eruptionen abzuschätzen – beispielsweise auf Island.
Eine Eruptionswolke wie ein Atompilz oder Regenschirm - Asche von Supervulkanen breitet sich auch gegen den Wind aus.

Eine Eruptionswolke wie ein Atompilz oder Regenschirm - Asche von Supervulkanen breitet sich auch gegen den Wind aus.

Der Yellowstone-Supervulkan ist ein wahrer Gigant: Sein unterirdisches Magmareservoir verursachte bereits drei gewaltige Ausbrüche in den letzten 2,1 Millionen Jahren. Gewaltige Senken zeugen noch heute von der Größe der dabei eingebrochenen Calderen. Die Eruptionen verwüsteten alles Land im Umkreis von hunderten Kilometern und schleuderten Asche und Steine über mehrere tausend Quadratkilometer.

Super-Ausbruch im Computer


Wie weit sich die Aschen dabei allerdings tatsächlich verteilten und wie dick die Aschenschichten waren, lässt sich heute nur noch in Teilen rekonstruieren – die Erosion hat einen Großteil der Ablagerungen zerstört. Das aber macht es Vulkanologen schwerer, die Ausbreitung von Aschenwolken heutiger großer Vulkanausbrüche vorherzusagen.

Um dies zu ändern, entwickelten Larry Mastin vom USGS Cascades Volcano Observatory in Vancouver und seine Kollegen ein Modell, das auf der Basis von Daten zu historischen Windmustern, den Ausbruchsparametern und physikalischen Gesetzmäßigkeiten das Ausmaß und die Ausbreitung der Aschenwolke für die letzte große Eruption des Yellowstone vor 640.000 Jahren rekonstruierte. Die Forscher simulierten Ausbrüche von drei Tagen, einer Woche und einem Monat Dauer, bei denen jeweils rund 330 Kubikkilometer Vulkanasche ausgeschleudert wurde.


Prognose der Ascheverteilung nach einem Ausbruch des Yellowstone Supervulkans.

Prognose der Ascheverteilung nach einem Ausbruch des Yellowstone Supervulkans.

Aschenausbreitung selbst gegen den Wind


Ihr Modell zeigt damit erstmals, wie sich ein heutiger Ausbruch dieses Supervulkans auf die USA auswirken würde. Das Ergebnis: Bei einer so starken Eruption wie der des Yellowstone enthält die Eruptionswolke so viel Energie, dass sie sich gleichmäßig in alle Richtungen ausbreitet - unabhängig von den vorherrschenden Winden. Während kleinere Eruptionswolke typischerweise durch den Wind eher eher fächerförmig in eine Richtung geblasen werden, gliche die Aschenwolke einer Supervulkan-Eruption daher eher einem Atompilz oder Regenschirm.

Ihre Außenränder breiten sich so schnell aus, dass selbst starker Gegenwind sie nicht aufhält, wie die Forscher erklären. Bis zu 1.500 Kilometer gegen den Wind und quer zum Wind könnte sich diese Aschenwolke daher ausdehnen. "Das erklärt auch, warum bei vergangenen Ausbrüchen des Yellowstone-Vulkans große Aschenmengen auch die US-Westküste erreichten", sagt Mastin. "Der Ausbruch erzeugte seine eigenen Winde und konnte so gegen die vorherrschenden Westwinde vorrücken."

Aschenregen bis nach New York


Für die Städte der heutigen USA würde dies im Falle eines Yellowstone-Ausbruchs bedeuten, dass im Umkreis von 500 Kilometern alles mit einer mehr als einen Meter dicken Aschenschicht bedeckt wäre. In den Rocky Mountains erreichte die Aschendecke sogar mehrere Meter Dicke. Großstädte wie Seattle, Portland, Minneapolis oder Des Moines müssten immerhin mit einigen Zentimetern rechnen, New York und Washington mit einigen Millimetern.

Letzteres klingt zwar eher harmlos, das aber täuscht, wie die Forscher erklären. Denn selbst eine dünne Aschenschicht kann den Verkehr lahmlegen, zu Kurzschlüssen in elektrischen Transformatoren führen und die gesamte Kommunikation zum Zusammenbruch bringen, wie vorhergehende Studien zeigten. Einige Zentimeter Asche ersticken zudem viele Pflanzen und könnte daher Missernten und Futtermangel für Tiere bedeuten. Außerdem würden die beim Ausbruch ebenfalls freigesetzten Gase und Schwebstoffe das globale Klima beeinflussen und einen vulkanischen Winter auslösen.

Allerdings: Im Moment gibt es keine Anzeichen dafür, dass der Yellowstone-Supervulkan in absehbarer Zeit ausbrechen wird. Dennoch ist das Modell der Forscher schon jetzt nützlich. Denn die über die Ausbreitung der Asche gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auch auf Eruptionen anwenden, die zwar nicht Supervulkan-Niveau erreichen, aber zu den eher stärkeren gehören. "Unser Modell erhöhte unsere Fähigkeit, die möglichen Effekt von großen und kleineren Eruptionen vorherzusagen, wo auch immer sie sich ereignen", sagt Koautor Jacob Lowenstern vom Yellowstone Volcano Observatory in Menlo Park. (Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2014; doi: 10.1002/2014GC005469)
(American Geophysical Union, 29.08.2014 - NPO)
 
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