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Frühe Warnsignale wiesen auf den fatalen Kollaps des Krakatau-Vulkans im Dezember 2018 hin

Drohnenaufnahme 2 Wochen nach dem Flankenkollaps. Der ehemals etwa 320 Meter hohe Vulkangipfel ist verschwunden. Quelle: GFZ

Forscher des GFZ Potsdam rekonstruierten den Abbruch einer Bergflanke, dem ein Tsunami mit 430 Toten folgte

Am 22. Dezember 2018 stürzte eine Flanke des Vulkans Anak Krakatau in die Sundastraße, eine Meerenge zwischen den indonesischen Inseln Sumatra und Java und löste einen Tsunami aus, durch den 430 Menschen starben. Ein internationales Forschungsteam unter der Führung von Thomas Walter vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam hat nun gezeigt, dass der Vulkan vor seinem Zusammenbruch deutliche Warnzeichen aussendete. Das ergab die Auswertung einer großen Menge unterschiedlicher Daten, die bei Messungen sowohl vom Erdboden als auch von Drohnen und Satelliten aus erhoben worden waren.

Satellitendaten zeigten beispielsweise schon Monate vor der Katastrophe eine erhöhte Temperatur und Bodenbewegung an der südwestlichen Flanke. Zwei Minuten nach einem kleineren Erdbeben zeigten seismische Daten und niederfrequente Schallwellen dann das plötzliche Abrutschen eines großen Teils des Vulkans. Dieser Kollaps löste schließlich den tödlichen Tsunami aus. Die Forschenden wollen mithilfe der Analyse dieser komplexen Ereigniskaskade die Überwachung und Früherkennung bei anderen Vulkanen verbessern. Ihre Studie ist im Fachjournal „Nature Communications“ erschienen.

Vulkaninseln wie Anak Krakatau bestehen häufig aus nicht sehr stabilem Material. Ein Kollaps von Vulkanflanken kommt daher auf diesen Inseln immer wieder vor, wurde aber bislang nicht exakt vermessen. „Wir konnten am Krakatau nun zum ersten Mal genauestens beobachten, wie der Abbruch einer solchen Vulkanflanke vonstattenging und welche Signale diesen ankündigten“, erklärt Thomas Walter, Vulkanologe am GFZ.

Radaraufnahmen des deutschen TerraSAR-X-Satelliten zeigen die Form des Anak Krakatau vor (links) und nach dem Flankenkollaps (rechts). Source: Datengrundlage TerraSAR-X (DLR), Bildbearbeitung: GFZ

In ihrer Studie am Anak Krakatau konnten die Forschenden beispielsweise zeigen, dass die Bewegung der Südostflanke über Monate in Richtung Meer eine Art Rutschbahn ausbildete. Das plötzliche beschleunigte Abrutschen der Flanke ins Meer, der sogenannte Flankenkollaps, habe nur 2 Minuten gedauert, und sei durch Seismografen und Infraschall-Netzwerke gemessen worden noch bevor die ersten Ausläufer des Tsunami die Küsten erreicht hatten.

„Wir haben auf eine außergewöhnlich breite methodische Palette zurückgegriffen: Von der Satellitenbeobachtung bis hin zu bodengestützten seismischen Daten, vom Infraschall bis hin zu Drohnendaten, von Temperaturmessungen bis hin zur chemischen Analyse der Eruptionsprodukte“, sagt Thomas Walter.

Der Seismologe Frederik Tilmann vom GFZ und der Freien Universität Berlin war ebenfalls an der Studie beteiligt. Er sagt, eine besondere Herausforderung bei der Analyse der Daten sei das ungewöhnliche seismische Muster des Flankenkollapses gewesen. Anders als bei tektonischen Erdbeben habe dieses nur zu einem geringen Teil aus hohen Frequenzen um 1 Hertz (1 Schwingung pro Sekunde) bestanden. Stattdessen hätten die Erdbebenwellen stärkere Anteile im Bereich niedriger Frequenzen bis etwa 0,03 Hertz (1 Schwingung pro 35 Sekunden) enthalten. „Diese Eigenschaft war die Ursache dafür, dass das Ereignis in keiner Routineauswertung detektiert worden ist“, so Tilmann.

Seismische Aufnahmen zeigen ein kleines Erdbeben nur 2 Minuten vor der Rutschung. Die Rutschung dauerte 2 bis 3 Minuten, unmittelbar gefolgt vom Ausbruch des Anak Krakatau. Quelle: GFZZ

Der Aufwand für Überwachungssysteme lohne sich, da ein Großteil der Todesopfer an Vulkanen in den vergangenen 2 Jahrhunderten nicht durch die Ausbrüche selbst, sondern durch Rutschungen und Tsunami umgekommen seien, so Walter. Die neuen Ergebnisse zeigten, dass die Gefahr durch kollabierende Vulkane bislang unterschätzt worden sei. Es gelte nun zunächst die besonders gefährdeten Vulkane zu identifizieren und dort bestehende Messmethoden durch zusätzliche Sensoren und neue Algorithmen für die Auswertung zu ergänzen. „Wir sind zuversichtlich, dass sich mit unseren Erkenntnissen verbesserte Überwachungssysteme entwickeln lassen“, so Walter.

Walter, T.R., Haghshenas Haghighi, M., Schneider, F.M. et al., 2019. Complex hazard cascade culminating in the Anak Krakatau sector collapse, Nature Communications

(15.10.2019)