Vulkanausbrüche gehören zu den beeindruckendsten, gewalttätigsten und dramatischsten natürlichen Veränderungen auf unserem Planeten. Die Bilder eines Ausbruchs können ein lebhaftes Schauspiel aus gelber und roter Lava, die aus Spalten sprudelt, orangefarbenen Feuern und weißem Rauch zeigen.

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Neben den sichtbaren Gefahren, die von einem Vulkan ausgehen, gibt es etwas Unsichtbares, das aber nicht weniger gefährlich ist: giftige Gase Schwefeldioxid, KohlendioxidSchwefelwasserstoff, Salzsäure und Kohlenmonoxid. Die Gase werden aus dem Magma freigesetzt, wenn der Druck der Erde sie nicht mehr zurückhalten kann, ähnlich wie beim Öffnen einer Champagnerflasche oder einer Dose Limonade.

Zur Vorbereitung gehört es, die Arten von Vulkanen und Eruptionen zu kennen, zu wissen, welche Gase und andere Trümmer freigesetzt werden können und wie weit sich Rauch, Asche und Gase ausbreiten können.

Vulkanarten

Geologen unterteilen Vulkane im Allgemeinen in vier Haupttypen: Schlackenkegel, Verbundvulkane, Schildvulkane und Lavadome.

1. Schlackenkegel oder Schlackenkegel sind der häufigste Vulkantyp. Sie weisen gerade, steile Hänge auf, haben einen riesigen Krater auf der Spitze und sind selten höher als 300 Meter.
2. Zusammengesetzte Vulkanemanchmal auch Stratovulkane genannt, sind oft mehr als 3.000 m hoch. An der Basis haben sie sanfte Hänge, die nach oben hin steiler werden, und auf der Spitze befindet sich ein kleiner Krater. Sie sind der malerischste Vulkantyp - und der tödlichste.
3. Schildvulkane sind massiv und breit, in der Regel 20 Mal breiter als hoch. Die höchsten Vulkane der Welt sind Schildvulkane und ragen mehr als 9.500 m in die Höhe.
4. Vulkanische Dome oder Lavadome werden durch relativ kleine, bauchige Lavamassen gebildet, die zu zähflüssig sind, um über eine größere Entfernung zu fließen.¹

Arten von Vulkanausbrüchen

Die Art des Vulkanausbruchs wird durch den Kristall- und Gasgehalt sowie die Temperatur des Magmas bestimmt:

• Kristalle beeinflussen die Viskosität des Magmas (Dicke einer Flüssigkeit). Je höher der Kristallgehalt, desto dicker das Magma und desto höher die Viskosität.
• Gase die in Magma mit höherer Viskosität eingeschlossen sind, haben es schwerer zu entweichen. Dies macht eine Explosion wahrscheinlicher.
• Temperatur: Bei Magmen mit höherer Temperatur können Gase leichter entweichen, während Magmen mit niedrigerer Temperatur zähflüssiger sind und die Wahrscheinlichkeit einer Explosion erhöhen.

Vulkanausbrüche werden in verschiedene Typen eingeteilt. Einige sind nach einem bestimmten Vulkan benannt, andere nach der Form der Eruptionstrümmer oder dem Ort, an dem sie auftreten.

1. Strombolianische Eruptionen sind deutliche Ausbrüche flüssiger Lava, die aus der Öffnung eines mit Magma gefüllten Gipfeltunnels austritt. Die Explosionen finden in der Regel alle paar Minuten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen statt.
2. Vulkanische Eruptionen sind kurze, heftige, relativ kleine Explosionen von zähflüssigem Magma. Vulkanausbrüche erzeugen gewaltige Explosionen, bei denen sich das Material mit einer Geschwindigkeit von mehr als 350 Metern pro Sekunde (800 mph) fortbewegen und mehrere Kilometer in die Luft steigen kann.
3. Eruptionen von Lavadomen entstehen, wenn sehr zähflüssige, bröckelige Lava aus einem Schlot gepresst wird, ohne zu explodieren.
4. Surtseyische Eruptionen entstehen, wenn Magma oder Lava explosionsartig mit Wasser interagiert, in der Regel aus einem unterseeischen Vulkan.
5. Hawaiianisch: Flüssige Lava wird aus einem Schlot oder einer Reihe von Schlitzen (einer Spalte) auf dem Gipfel in die Luft geschleudert. Diese Strahlen können stunden- oder sogar tagelang andauern und werden als "Feuerfontänen" bezeichnet. Da das Magma eine geringe Viskosität hat, kann die Lava kilometerweit fließen, bevor sie abkühlt und aushärtet.
6. Plinianisch sind die größten und heftigsten aller Typen. Sie sind extrem zerstörerisch und können sogar die gesamte Spitze eines Berges auslöschen, wie es 1980 beim Mount St. Helens der Fall war.

Was ist vulkanische Asche?

Vulkanische Asche ist ein allgemeiner Begriff, der sich auf alle "Tephra" oder "Pyroklastika" bezieht, d. h. auf Partikel aus Eruptivgestein unterschiedlicher Größe, die von Vulkanen ausgeworfen wurden. Die Begriffe Tephra/Pyroklastika werden nach Größe klassifiziert:

• Blöcke oder Bomben: mehr als 64 Millimeter (2,5 Zoll)
• Lapilli: weniger als 64 mm
• Vulkanische Asche: weniger als 2 mm (0,079 in.)
• Feine vulkanische Asche oder vulkanischer Staub: weniger als 0,063 mm (0,0025 in.)

Alle explosiven Eruptionen erzeugen Tephra. Vulkanische und feine vulkanische Asche wird dann von den vorherrschenden Winden verweht und kann Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern weit fallen. In der Atmosphäre schwebende Vulkanasche stellt eine Gefahr für die Luftfahrt dar.

Tephra kann auch erhebliche Auswirkungen auf den Boden haben. Relativ geringe Fallhöhen (weniger als 10 mm) können für gefährdete Personen gesundheitsschädlich sein und kritische Infrastrukturdienste, die Luftfahrt, die Landwirtschaft und andere sozioökonomische Aktivitäten in potenziell großen Gebieten stören.

Starke Aschewolken (mehr als 100 mm) können Ernten, Vegetation und Infrastrukturen schädigen, strukturelle Schäden an Gebäuden verursachen und umfangreiche Aufräumarbeiten erforderlich machen. Sie beschränken sich jedoch in der Regel auf einen Umkreis von einigen Dutzend Kilometern um den Schlot und sind, da sie bei großen Eruptionen auftreten, relativ selten.

Zu den kurzfristigen Auswirkungen gehören in der Regel Reizungen der Augen und der oberen Atemwege sowie eine Verschlimmerung von bereits bestehendem Asthma. Die betroffenen Gemeinden können auch andere direkte und indirekte soziale Auswirkungen erfahren, wie z. B. die Beeinträchtigung der Lebensgrundlagen und die damit verbundenen Ängste.²

Was ist Nebel?

Der Begriff "Nebel" ist ein Sammelbegriff, wobei der tatsächliche Anteil an Gasen und Partikeln davon abhängt, wie viel Zeit er in der Atmosphäre hatte, zu reagieren. Nebel ist ein dunstiges Gemisch aus SO₂ Gas und PM2,5, die hauptsächlich aus Schwefelsäuretröpfchen und anderen Sulfaten (SO₄) Verbindungen bestehen.

Aerosole entstehen, wenn SO₂ und andere vulkanische Gase sich in der Atmosphäre verbinden und mit Sauerstoff, Feuchtigkeit, Staub und Sonnenlicht über einen Zeitraum von Minuten bis Tagen chemisch reagieren.

Die genaue Zusammensetzung des Nebels hängt davon ab, wie viel Zeit die Vulkanfahne in der Atmosphäre hatte, um zu reagieren. Weit entfernt vom ausbrechenden Schlot sind Aerosole der Hauptbestandteil des Nebels. In der Nähe des Vulkans enthält der Nebel sowohl Aerosole als auch nicht umgesetzte SO₂ Gas.

In der Nähe der Gasemissionsquellen kann der Nebel erhebliche Mengen an nicht umgesetzten SO₂ Gas enthalten. Je länger SO₂ Gas in der Atmosphäre zu reagieren hat, desto vollständiger ist die SO₂ Gas in Partikel umgewandelt wird. Die feinen Partikel streuen das Sonnenlicht und verursachen den sichtbaren Dunst, der in Windrichtung zu beobachten ist. In größerer Entfernung vom Vulkan besteht der Nebel also hauptsächlich aus PM2,5.

Menschen mit Vorerkrankungen sind die Hauptrisikogruppe für gesundheitliche Auswirkungen der Nebelexposition, aber auch gesunde Menschen können Symptome aufweisen.

Landwirtschaftliche Kulturen und andere Pflanzen können durch die Exposition gegenüber den Schadstoffen geschädigt werden. Landwirte und Gärtner im Einzugsbereich der Schadstoffe (SO₂ und saurem Regen) haben über erhebliche Schäden an Pflanzen berichtet, die durch Winde verursacht wurden, die SO₂ Gas und saure Partikel.

Was ist Laugen?

Wenn geschmolzene Lava in den Ozean fließt, reagiert sie heftig mit dem Meerwasser und erzeugt eine andere Art von Gasfahne, die zu dunstigen und gesundheitsschädlichen Bedingungen im Windschatten eines Ozeaneintrittes führt. Die so genannte "Laze"-Fahne (eine Mischung aus den Wörtern "Lava" und "Dunst") entsteht durch eine Reihe chemischer Reaktionen, wenn heiße Lava das Meerwasser bis zur Trockenheit kocht.

Laugen sind oft eine reizende Mischung aus Salzsäuregas (HCl), Dampf und winzigen vulkanischen Glaspartikeln. Dieses heiße, ätzende Gasgemisch hat bereits zu Todesfällen geführt, weshalb Lauge ernst genommen werden sollte. Der Wind kann Lauge mit sich führen, und selbst die feinen Ränder können Haut- und Augenreizungen sowie Atembeschwerden verursachen. Lauge kann auch zu saurem Regen mit ätzenden Eigenschaften führen.³

Woraus besteht vulkanisches Gas?

Magma enthält gelöste Gase, die die treibende Kraft für die meisten Vulkanausbrüche darstellen. Das bei weitem am häufigsten vorkommende vulkanische Gas ist Wasserdampf, der harmlos ist. Allerdings können auch erhebliche Mengen an Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Halogenwasserstoff von Vulkanen ausgestoßen werden.

Vulkanisches Kohlendioxid

Wenn dieses farblose, geruchlose Gas von Vulkanen ausgestoßen wird, verdünnt es sich in der Regel sehr schnell auf niedrige Konzentrationen und ist nicht lebensbedrohlich. Da kaltes Kohlendioxid jedoch schwerer ist als Luft, kann es in tief gelegene Gebiete strömen, wo es unter bestimmten, sehr stabilen atmosphärischen Bedingungen sehr viel höhere Konzentrationen erreichen kann. Dies kann eine ernsthafte Gefahr für Menschen und Tiere darstellen.

Das Einatmen von Luft mit mehr als 3 % CO₂ kann schnell zu Kopfschmerzen, Schwindel, erhöhter Herzfrequenz und Atembeschwerden führen. Bei Konzentrationen von mehr als etwa 15 % wird CO₂ schnell zu Bewusstlosigkeit und Tod führen.

Die Kohlendioxidemissionen eines Vulkans verdünnen sich in der Regel schnell und stellen daher in der Regel keine unmittelbare Gefahr für den Menschen dar. Da Kohlendioxid jedoch schwerer ist als Luft, kann es sich in niedrig gelegenen Gebieten ansammeln. Sollte eine Person nach einem Vulkanausbruch in ein tief gelegenes Gebiet gelangen, in dem sich das Gas abgesetzt hat, könnte das Einatmen dieser konzentrierten Luft tödlich sein.³

Vulkanisches Schwefeldioxid (SO₂)

Schwefeldioxid (SO₂) ist reizend für Augen, Haut und Atemwege. Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Atemwegserkrankungen, wie z. B. Asthma, sind besonders gefährdet. Ältere Erwachsene, Kleinkinder und schwangere Frauen sind ebenfalls besonders empfindlich. Niemand kennt die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen der Exposition gegenüber vulkanischem Schwefeldioxid, so die Behörden.

Schwefeldioxid ist ein farbloses Gas mit stechendem Geruch, das die Haut sowie das Gewebe und die Schleimhäute von Augen, Nase und Rachen reizt. SO₂ Emissionen können sauren Regen und Luftverschmutzung im Windschatten eines Vulkans verursachen. Hohe Konzentrationen von Schwefeldioxid führen zu vulkanischem Smog, der für die Bevölkerung im Windschatten anhaltende Gesundheitsprobleme verursacht.

Bei gewaltigen Eruptionen können die SO₂ in Höhen von mehr als 10 km in die Stratosphäre geschleudert werden. Hier wird SO₂ in Sulfataerosole umgewandelt, die das Sonnenlicht reflektieren und daher eine kühlende Wirkung auf das Klima der Erde haben. Sie spielen auch eine Rolle beim Ozonabbau, da viele der Reaktionen, die Ozon zerstören, an der Oberfläche solcher Aerosole stattfinden.⁴

Vulkanischer Schwefelwasserstoff

Schwefelwasserstoff ist ein farbloses, brennbares Gas mit starkem, unangenehmem Geruch, das manchmal auch als Klärgas bezeichnet wird. In hohen Konzentrationen ist es sehr giftig.

Interessanterweise reagiert die menschliche Nase empfindlicher auf H2S als jedes heutige Gasüberwachungsinstrument: Luftgemische mit nur 0,000001 % H2S werden mit dem Geruch von faulen Eiern in Verbindung gebracht. Bei einem Mischungsverhältnis von mehr als 0,01 % wird H2S jedoch geruchlos und sehr giftig, was zu Reizungen der oberen Atemwege und bei längerer Exposition zu Lungenödemen führt.

Bei einer Exposition von mehr als 500 ppm für mehr als fünf Minuten kann eine Person stürzen. Bei einer Exposition gegenüber dieser Konzentration von bis zu einer Stunde kann es zum Tod kommen.

Vulkanische Halogenwasserstoffe (HF, HCl, HBr)

Wenn Magma nahe der Oberfläche aufsteigt, können Vulkane die Halogene Fluor (HF), Chlor (HCl) und Brom in Form von Halogenwasserstoffen (HBr) freisetzen. Diese Gase sind sauer, haben eine hohe Löslichkeit und können möglicherweise sauren Regen verursachen. Auch Aschepartikel sind häufig mit Halogenwasserstoffen beschichtet. Einmal abgelagert, können diese beschichteten Aschepartikel die Trinkwasserversorgung, landwirtschaftliche Nutzpflanzen und Weideflächen vergiften.⁵

Gefährdete Bevölkerungsgruppen und Vulkanemissionen

Die meisten gesunden Erwachsenen werden sich von der Exposition erholen. Bestimmte Personen haben jedoch ein höheres Risiko für schwerwiegende gesundheitliche Folgen, darunter:

• Kleine Kinder. Kinder, deren Lungen sich noch in der Entwicklung befinden, gelten als besonders gefährdet, unabhängig davon, ob sie bereits eine Vorerkrankung haben.
• Schwangere Frauen. Das Einatmen von Vog stellt für schwangere Frauen und ihre ungeborenen Kinder ein höheres Risiko dar als für die Allgemeinbevölkerung.
• Ältere Erwachsene. Diese Bevölkerungsgruppe gilt als gefährdet, da sie häufiger an bereits bestehenden Lungen- und Herzerkrankungen leidet.
• Alle Personen mit einer Atemwegserkrankung. Personen mit Emphysem, chronischer Bronchitis, COPD, Asthma oder einer anderen Atemwegserkrankung sind gefährdet.
• Personen mit einer Herz-Kreislauf-Erkrankung. Zu den Herz-Kreislauf-Erkrankungen gehören Bluthochdruck, Gefäßerkrankungen, Herzversagen und zerebrovaskuläre Erkrankungen. Diese Erkrankungen machen die Betroffenen anfällig für Herzinfarkte, vorübergehende Schmerzen in der Brust, Herzversagen, Schlaganfall und plötzlichen Tod durch Herzrhythmusstörungen.

Tipps zur Vorbereitung auf Vulkanausbrüche

• Bleiben Sie so oft wie möglich in geschlossenen Räumen. Dies ist vor allem in Gebäuden sinnvoll, die das Eindringen von Außenluft wirksam verhindern.
• Tragen Sie im Freien eine Maske. Verwenden Sie zum Schutz vor Rauchpartikeln nur eine Atemschutzmaske mit N95- oder N100-Einstufung.
• Überprüfen Sie die Überwachungsstellen für die Luftqualitätwie zum Beispiel die AirVisual Luftqualitätsindex.
• Halten Sie Medikamente bereit. Wenn Sie unter Asthma oder anderen Atemwegserkrankungen leiden, halten Sie Ihre Medikamente bereit und nehmen Sie sie wie vorgeschrieben ein. Wenn Sie keine Medikamente haben, aber glauben, dass Sie sie brauchen könnten, rufen Sie Ihren Arzt an.
• Tragen Sie eine Maske gegen Luftverschmutzungwie z. B. die KN95-zertifizierte IQAir-Maske, um sich vor dem Einatmen von luftgetragenen Schadstoffpartikeln im Nebel zu schützen.
• Schaffen Sie ein Heiligtum für saubere Luft in Ihrem Zuhause. Partikel und Gase können sich schnell in Ihrer Wohnung ansammeln. Halten Sie die Fenster geschlossen und dichten Sie alle Öffnungen nach außen ab, auch die Lüftungsöffnungen. Wenn Sie eine Klimaanlage verwenden, stellen Sie sie auf Umluftbetrieb und schließen Sie die Frischluftzufuhr. Filtern Sie die Luft bei der Belüftung des Raums mit einem Hochleistungsluftreiniger für Vulkansmog (Vog)wie z. B. dem GC MultiGas.
• Vermeiden Sie Aktivitäten, die die Raumluft weiter belasten. Vermeiden Sie das Abbrennen von Kerzen, die Benutzung des Kamins oder sogar das Staubsaugen (es sei denn, Sie besitzen einen leistungsstarken HEPA-Staubsauger). All diese Tätigkeiten können sonst zu zusätzlichen Quellen von Innenraumluftschadstoffen werden.

Naturereignisse wie Vulkanausbrüche lassen sich nicht kontrollieren. Mit Wissen und Vorbereitung können Sie sich und Ihre Familie jedoch so gut wie möglich schützen.