Luxemburger Forscher federführend bei wichtiger Vulkan-Studie

Am 22. Mai 2021 brach der Vulkan Nyiragongo in der demokratischen Republik Kongo in Afrika aus. Die Lavaströme zerstörten einen Teil der Stadt Goma und veranlassten Tausende Menschen zur Flucht. In einer wissenschaftlichen Studie, zeigt ein internationales Forscherteam, dass dieser Ausbruch nicht vorhergesagt werden konnte. Wissenschaftler vom European Center for Geodynamics and Seismology in Walferdange waren federführend an dieser Studie beteiligt, die heute im Fachmagazin Nature erscheint (Precursor-free eruption triggered by edifice rupture at Nyiragongo volcano | Nature).

Ein Ausbruch, der Panik auslöste

Goma am 22. Mai 2021. Kurz vor 19 Uhr (Ortszeit) schlagen die Einwohner der Millionenstadt im Osten der Demokratischen Republik Kongo Alarm. Sie beobachteten, wie sich ein Lavastrom aus einer Spalte an der Flanke des Vulkans Nyiragongo ergoss.
Der Ausbruch kam überraschend, und die damit einhergehende Verwirrung sowie mangelnde Voraussicht erschwerten das Krisenmanagement in den ersten Stunden. Während der Lavastrom ein dicht besiedeltes Gebiet verwüstete, setzte eine intensive Erdbebenaktivität ein, die mehrere Tage anhielt und in den Grenzstädten Goma (DR Kongo) und Gisenyi (Ruanda) Schäden verursachte, die Panik noch verstärkte und zu einer spontanen Evakuierung eines Teils der Bevölkerung führte.
Der Ausbruch selbst dauerte nur wenige Stunden – die Lavaströme richteten zwar Schäden an, aber in weitaus geringerem Ausmaß als beim letzten Ausbruch im Jahr 2002, bei dem fast 10% der Stadt verwüstet worden waren.

Ein atypischer Ausbruch

"Vulkanausbrüchen geht normalerweise ein Druckanstieg im Magmasystem voraus, der durch Seismizität, erhöhte Gasemissionen und ein Anschwellen des Vulkankegels gekennzeichnet ist", erklärt Delphine Smittarello, Forscherin am Europäischen Zentrum für Geodynamik und Seismologie in Luxemburg. "Um vor einem Ausbruch zu warnen, überwachen Vulkanobservatorien im Allgemeinen die Seismizität, Bodenverformungen und Gasemissionen, die die Bewegung von Magma in der Erdkruste widerspiegeln. Diesem Ausbruch des Nyiragongo ging keines dieser üblichen Frühwarnsignale voraus, und das trotz der kontinuierlichen Überwachung durch Netzwerke von Bodeninstrumenten und Satellitensensoren. Bei retrospektiver Analyse zeigten die seismischen Aufzeichnungen, dass die ersten Ereignisse, die eine ungewöhnliche Aktivität markierten, weniger als 40 Minuten vor den ersten Lavaströmen einsetzten. Diese sehr kurze Zeitspanne zwischen den ersten Erdbeben und dem Ausbruch an der Vulkanflanke zeigt uns, dass das Magma also nur sehr wenig Zeit brauchte, um die Oberfläche zu erreichen, da es bereits in geringer Tiefe gelagert war", so die Forscherin.
Adalbert Muhindo, Direktor des Observatoire volcanologique de Goma (OVG), fügt hinzu: "Dies ist das erste Mal, dass eine solche Erdbebensequenz in Verbindung mit einer Eruption des Nyiragongo von einem lokalen Netzwerk von Sensoren aufgezeichnet wurde. Die Entdeckung von Signalen, die nur sehr kurzfristig vor dem Ausbruch auftreten, liefert wichtige neue Erkenntnisse, die in Zukunft in die Methoden zur Überwachung dieses Vulkans durch unser Observatorium in Goma einfließen werden (aber möglicherweise auch für andere Vulkane auf der Welt, die große Mengen an Magma nahe der Oberfläche gespeichert haben). Dieses Verhalten des Vulkans war umso unerwarteter, da den beiden einzigen bekannten historischen Ausbrüchen in den Jahren 1977 und 2002 starke Erdbeben (M>5) vorausgegangen waren, die einige Wochen bis Tage zuvor verspürt worden waren".

Eine neue Bedrohungslage?

Die Studie zeigt auch, dass sich ein gewaltiges Magmavolumen (243 Mio. m³) unter der Stadt Goma bewegt hat. "Dieses Magma hat sich schnell in geringer Tiefe (weniger als 500 m unter der Oberfläche) vom Vulkan nach Süden unter der Stadt Goma hindurch ausgebreitet und ist schließlich unter dem Kivu-See zum Stillstand gekommen", erklärt Benoît Smets, Forscher am Königlichen Museum für Zentralafrika in Tervuren und Nyiragongo-Experte.
Dieses Verhalten des Magmas stellt laut Benoît Smets neue Bedrohungen im Zusammenhang mit dem Nyiragongo dar: "Unsere Ergebnisse legen nahe, dass, sobald Magma in so geringer Tiefe fließt, die Gefahr eines Lavaausflusses mitten in der Stadt, einer phreatomagmatischen Eruption (wenn das Magma mit dem kalten Wasser des Kivu Sees in Berührung kommt) oder auch einer limnischen Eruption des Kivu Sees besteht, die wegen der enormen Menge an CO2 und Methan, die in dessen Tiefenwasser gelöst sind, gefürchtet ist. Diese Ereignisse sind potenziell viel gefährlicher als die drei bislang bekannten Eruptionen".
Die Studie ist Teil einer mehr als 15-jährigen Zusammenarbeit zwischen dem Observatoire volcanologique de Goma (DR Kongo), dem Königlichen Museum für Zentralafrika (Belgien), dem Europäischen Zentrum für Geodynamik und Seismologie (Luxemburg) und dem Nationalmuseum für Naturgeschichte (Luxemburg), die sich unter anderem auf die Entwicklung von Werkzeugen zur Verbesserung der Überwachungskapazitäten konzentrierte.

Mitgeteilt vom Europäischen Zentrum für Geodynamik und Seismologie