Inhalt
- Messskalen für Naturereignisse
- Explosive Eruptionen messen
- Schritte der VEI-Skala
- Welcher Ausbruch hat den höchsten VEI?
- Die Häufigkeit großer Eruptionen
- Schätzung der Auswurfmengen
- Warum stoppt die Waage bei VEI 8?
Vulkanexplosionsindex: Die Kugeln in der Abbildung oben repräsentieren das Volumen der ausgebrochenen Tephra für einige der bekanntesten explosiven Vulkanausbrüche. Obwohl die meisten Menschen glauben, dass der Vesuv (79 n. Chr. - der Ausbruch von Pompeji), der Mount St. Helens (1980) und der Mount Pinatubo (1991) enorm waren, sind sie im Vergleich zu alten Ausbrüchen wie Wah Wah Springs, Toba, Yellowstone, oder Long Valley Caldera.
Vulkanexplosionsindex: Der Vulkanexplosionsindex basiert auf dem Tephra-Volumen, das während eines Ausbruchs erzeugt wird. Die Kugeln in diesem Diagramm geben einen relativen Größenvergleich für jeden Schritt des Index an.
Messskalen für Naturereignisse
Das Messen der Größe oder Stärke von Naturereignissen war für Naturwissenschaftler schon immer eine Herausforderung. Sie entwickelten die Richter-Magnitude-Skala, um die durch ein Erdbeben freigesetzte Energiemenge abzuschätzen, die Saffir-Simpson-Skala, um das Hurrikanpotential abzuschätzen, und die Fujita-Skala, um die Intensität von Hurrikanen zu bewerten. Diese Skalen sind nützlich, um verschiedene Ereignisse zu vergleichen und die Schadenshöhe zu verstehen, die Ereignisse unterschiedlicher Größe verursachen können.
Das Messen der Stärke eines Vulkanausbruchs ist schwieriger als das Erfassen von Windgeschwindigkeitsdaten oder das Messen der Bodenbewegung mit einem Instrument. Vulkanausbrüche produzieren unterschiedliche Arten von Produkten, dauern unterschiedlich lang und entwickeln sich unterschiedlich. Es besteht auch das Problem, dass einige Eruptionen explosiv sind (Gesteinsmaterialien werden aus der Entlüftung gesprengt), während andere Eruptionen überflüssig sind (geschmolzenes Gestein fließt aus der Entlüftung).
Redouteneruption: Eruptionswolke vom Redoubt-Vulkan aus der Sicht der Kenai-Halbinsel. Diese Eruption dauerte vom 14. Dezember 1989 bis zum 20. Juni 1990. Es war nur eine VEI 3. Toba war etwa 10.000-mal explosiver. Fotografie von R. Clucas, 21. April 1990. USGS-Bild. Vergrößern. Mehr Informationen.
Explosive Eruptionen messen
Chris Newhall vom United States Geological Survey und Stephen Self von der University of Hawaii entwickelten 1982 den Volcanic Explosivity Index (VEI). Mit dieser relativen Skala können explosive Vulkanausbrüche miteinander verglichen werden. Es ist sehr wertvoll, da es sowohl für kürzlich von Wissenschaftlern erlebte Ausbrüche als auch für historische Ausbrüche verwendet werden kann, die vor Tausenden bis Millionen von Jahren stattfanden.
Die primäre Eruptionscharakteristik, die zur Bestimmung des Vulkanexplosionsindex verwendet wird, ist das Volumen des vom Vulkan ausgestoßenen pyroklastischen Materials. Pyroklastisches Material umfasst Vulkanasche, Tephra, pyroklastische Strömungen und andere Arten von Ejekta. Die Höhe der Eruptionssäule und die Dauer der Eruption werden auch bei der Zuordnung eines VEI-Niveaus zu einer Eruption berücksichtigt.
Verbunden: Vulkanische Gefahren
Wah Wah Springs: Eric Christiansen und Myron Best von der Brigham Young University erklären die Beweise, die den Ausbruch der Wah Wah Springs als einen der größten, wenn nicht sogar größten bekannten explosiven Vulkanausbrüche belegen.
Fisch Canyon Tuff: Ein weiterer Ausbruch der VEI 8, der Wah Wah Springs Konkurrenz macht, ereignete sich vor etwa 28 Millionen Jahren im heutigen Südwesten Colorados. Bei der Eruption in La Garita Caldera entstand der Fish Canyon Tuff, ein dacitischer Ignimbrit mit einem ursprünglich geschätzten Volumen von etwa 5.000 Kubikkilometern! Bild von USGS. Vergrößern / Bildquelle.
Schritte der VEI-Skala
Die VEI-Skala beginnt bei 0 für Eruptionen, die weniger als 0,0001 Kubikkilometer Auswurf produzieren. Die meisten dieser Eruptionen sind sehr klein. Einige von ihnen sind jedoch eher "überschwänglich" als "explosiv". Effusive Eruptionen sind dadurch gekennzeichnet, dass Lava aus dem Schacht fließt, anstatt dass Ejekta aus dem Schacht gesprengt werden.
Eruptionen, die mit VEI 1 eingestuft sind, produzieren zwischen 0,0001 und 0,001 Kubikkilometer Auswurf. Oberhalb von VEI 1 wird die Waage logarithmisch, was bedeutet, dass jeder Schritt in der Waage eine 10-fache Zunahme der ausgestoßenen Materialmenge darstellt. VEI 2-Eruptionen produzieren zwischen 0,001 und 0,01 Kubikkilometer Auswurf. VEI 3-Eruptionen produzieren zwischen 0,01 und 0,1 Kubikkilometer Auswurf. Der Verlauf der Skala von VEI 0 bis VEI 8 ist in der Abbildung auf dieser Seite dargestellt.
Mit jedem Schritt in der Skala, der eine Explosionszunahme von 10X darstellt, ist ein VEI 5 ungefähr zehnmal explosiver als ein VEI 4. Zwei Schritte der Skala bedeuten eine Zunahme der Explosionszunahme von 100X. Zum Beispiel ist ein VEI 6 ungefähr 100-mal explosiver als ein VEI 4. Ein VEI 8 ist eine Million Mal explosiver als ein VEI 2. All dies basiert auf dem Auswurfvolumen.
Da jeder Schritt der Skala eine 10-fache Zunahme des ausgestoßenen Materials darstellt, gibt es einen enormen Unterschied in der Größe eines Ausbruchs am unteren Ende eines Schritts und eines Ausbruchs am oberen Ende eines Schritts. Aus diesem Grund wird Ausbrüchen, von denen bekannt ist, dass sie sich am oberen Ende ihres Schritts befinden, häufig ein "+" hinzugefügt. Zum Beispiel wurde der Ausbruch von Katla am 12. Oktober 1918 in Südisland mit VEI 4+ bewertet, da der Ausbruch ein sehr starker VEI 4 war.
Wah Wah Springs: Eric Christiansen und Myron Best von der Brigham Young University erklären die Beweise, die den Ausbruch der Wah Wah Springs als einen der größten, wenn nicht sogar größten bekannten explosiven Vulkanausbrüche belegen.
Toba Eruptionsstelle: Vor 73.000 Jahren brach auf der indonesischen Insel Sumatra ein Vulkan namens "Toba" aus. Es war einer der größten Vulkanausbrüche, die mit aktuellen Beweisen dokumentiert werden können. Es wird vermutet, dass die Explosion Teile Indiens - etwa 3000 Meilen entfernt - abgeholzt und etwa 2600 Kubikkilometer vulkanischen Abfalls ausgeworfen hat. Heute ist der Krater der größte Vulkansee der Welt - etwa 100 Kilometer lang und 35 Kilometer breit. Bild mit Landsat Geocover 2000-Daten von der NASA zusammengestellt.
Welcher Ausbruch hat den höchsten VEI?
Ungefähr fünfzig Eruptionen wurden mit VEI 8 eingestuft, weil sie vermutlich erstaunliche 1.000 Kubikkilometer oder mehr Auswurf hervorgebracht haben. Dies wäre eine Masse von nicht verdichteten Ejekta von zehn Kilometern Länge, zehn Kilometern Breite und zehn Kilometern Tiefe. Ausbrüche in Toba (vor 74.000 Jahren), Yellowstone (vor 640.000 Jahren) und Lake Taupo (vor 26.500 Jahren) sind drei der 47 VEI-8-Standorte, die identifiziert wurden.
Die VEI 8-Eruption mit dem größten bekannten Ejektavolumen ist die Wah Wah Springs-Eruption, die vor etwa 30 Millionen Jahren im heutigen Bundesstaat Utah stattfand. Schätzungen zufolge wurden in etwa einer Woche mehr als 5500 Kubikkilometer Ejekta produziert.
Die Eruptionen in der magmatischen Provinz Paraná und Etendeka hatten ein Eruptionsvolumen von über 2,6 Millionen Kubikkilometern. Es wird jedoch angenommen, dass dies effusive Eruptionen sind, die flüssige Basaltlava produzieren, anstatt explosive Eruptionen, die Ejekta produzieren. Die Paraná- und Etendeka-Eruptionen ereigneten sich vor etwa 128 bis 138 Millionen Jahren. Ihre Lavaströme erstrecken sich von Ostbrasilien in die westlichen Teile Namibias und Angolas. Sie ereigneten sich, als Afrika und Südamerika verbunden waren.
Verbunden: Arten von Vulkanausbrüchen
Ausbruch des Mount St. Helens: Der Ausbruch am 18. Mai 1980 am Mount St. Helens wurde von den meisten Menschen als enormer Ausbruch angesehen. Die Explosion entfernte die oberen 400 Meter des Berges, erzeugte eine Trümmerlawine, die 62 Quadratkilometer bedeckte, und schlug Bäume auf einer Fläche von etwa 600 Quadratkilometern. Dieser Ausbruch war ein VEI 4. Toba war bei einem VEI 8 ungefähr 10.000-mal so explosiv. Bild von USGS.
Die Häufigkeit großer Eruptionen
Wie bei den meisten Naturereignissen sind kleine Vulkanausbrüche sehr häufig und große Ausbrüche sehr selten. Die Daten links vom United States Geological Survey fassen die relative Häufigkeit von Eruptionen verschiedener VEI-Ratings zusammen. Es zeigt deutlich die Seltenheit hoher VEI-Eruptionen - zeigt jedoch, dass es sich um mögliche Ereignisse handelt.
Das Balkendiagramm auf dieser Seite fasst die Häufigkeit von Eruptionen mit verschiedenen VEI-Einstufungen anhand von Daten aus dem Global Volcanism Program der Smithsonian Institution für Eruptionen zusammen, die zwischen etwa 10.000 Jahren und 1994 aufgetreten sind. Nur vier Eruptionen von VEI 7 wurden dokumentiert, jedoch nicht mehr dreitausend VEI 2-Ereignisse sind aufgetreten. Glücklicherweise sind sehr große Eruptionen sehr selten.
VEI vs. Eruptionsfrequenz: Diese Grafik zeigt, wie häufig kleine, weniger explosive Eruptionen sind als große Eruptionen. Die zur Erstellung der Karte verwendeten Daten stammen aus der Global Volcanism Program-Datenbank der Smithsonian Institution. Diese Datenbank enthält aufgezeichnete und historische Eruptionen, die zwischen etwa 10.000 Jahren und 1994 stattgefunden haben.
Schätzung der Auswurfmengen
Wenn ein explosiver Ausbruch auftritt, wird der Auswurf durch die Kraft der Explosion und durch den Wind verbreitet. Sie ist in der Nähe der Quelle normalerweise am dicksten und nimmt mit zunehmender Entfernung ab.
Mit heutigen Eruptionen können Beobachter Aschedickenberichte von vielen verschiedenen Orten zusammenstellen und eine Konturkarte der Aschedicke erstellen. Diese Daten können verwendet werden, um das Ejektavolumen abzuschätzen.
Genaue Schätzungen werden schwieriger, wenn der Ausbruch in einem abgelegenen Gebiet auftritt, und sehr schwierig, wenn der Ausbruch auf einer Insel erfolgt, die sich in großer Entfernung von anderen Inseln oder Landmassen befindet. In diesen Situationen können die Größe der Eruptionswolke und die Dauer der Eruption mit Ascheablagerungsdaten kombiniert werden, um eine VEI-Bewertung zuzuweisen.
Ähnliche Schätzungsprobleme treten bei der Berechnung der Auswurfvolumina für uralte Eruptionen auf. Auswurf ist leicht erodierbar und oft von jüngeren Materialien bedeckt. In diesen Situationen müssen "bestmögliche Schätzungen" vorgenommen werden. Wenn die Zuweisung einer VEI-Nummer schwierig ist, wird der Nummer häufig ein Fragezeichen hinzugefügt, um auf Unsicherheit hinzuweisen. Zum Beispiel listet das Global Volcanism Project den VEI des Ausbruchs des Italys Vesuvius am 24. Oktober 79 als "5?" weil nicht genügend Daten zur Verfügung stehen, um über die Anzahl sicher zu sein.
Warum stoppt die Waage bei VEI 8?
Die größten Explosionseruptionen, die bisher dokumentiert wurden, wurden mit VEI 8 bewertet. Können Eruptionen auftreten, die größer sind als Toba, Yellowstone und andere VEI 8-Ereignisse? Verfügt die Erde über die Fähigkeit, eine Explosion zu erzeugen, die in der Lage ist, die 10.000 Kubikkilometer Ejekta auszulösen, die für die Bewertung eines VEI 9-Ausbruchs erforderlich sind?
Es ist möglich, dass Beweise für einen VEI 9-Ausbruch vorliegen und in den geologischen Aufzeichnungen vergraben sind. Eruptionen, die so groß sind, wären sehr selten, aber es ist unmöglich zu sagen, dass Eruptionen, die so groß sind, nie stattgefunden haben. Wenn es in Zukunft zu einem so großen Ausbruch kommen würde, wäre dies eine erhebliche Bedrohung für das Leben auf der Erde.
Verfasser: Hobart M. King, Ph.D.