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Neue Erkenntnisse durch internationale Studie mit BGR-Beteiligung: Druckwelle des Vulkanausbruchs von Tonga umrundete die Erde mehrmals

Der Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai am 15. Januar 2022 im Südpazifik war in vielerlei Hinsicht ein Jahrhundertereignis. Die Eruption gehört nicht nur zu den heftigsten Vulkanausbrüchen der letzten 2.000 Jahre. Nie zuvor konnte ein solches Ereignis auch weltweit so genau untersucht werden. Der Ausbruch des Vulkans im Inselstaat Tonga erzeugte atmosphärische Wellen, die rund um den Globus von unzähligen Messstationen und Beobachtungstechnologien aufgezeichnet wurden. Welche Kräfte die Eruption entfachte, hat jetzt eine internationale Studie untersucht, an der auch die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) beteiligt war.

Die unter dem Titel „Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga” im Fachmagazin Science veröffentlichte Studie ist bis dato eine der umfassendsten Analysen des Ereignisses. Sie basiert auf den Daten von tausenden von Messsystemen weltweit, die die Eruption und ihre Auswirkungen registrierten. Auch das 53 Stationen umfassende Infraschall-Netzwerk zur Überwachung des internationalen Kernwaffenteststoppvertrages (CTBT) lieferte Messergebnisse, darunter auch die beiden Stationen der BGR in der Antarktis und im Bayerischen Wald. Daten steuerten ebenso die seismologischen Anlagen der BGR bei.

Unter Federführung von Prof. Dr. Robin Matoza von der University of California (USA) trugen 76 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 17 Ländern ihre Forschungsergebnisse zusammen. Zu ihnen gehörten auch drei Infraschall-Experten der BGR. Bereits einen Monat nach dem Ereignis lag der Forschungsartikel dem Fachmagazin zur Prüfung vor.

Die Forscherinnen und Forscher fanden heraus, dass die dominanteste atmosphärische Welle, die von der Tonga-Eruption angeregt wurde, eine sogenannte Lamb-Welle war – ein Phänomen, das nur bei extrem starken, explosiven Ereignissen zu beobachten ist. Die Druckwelle breitete sich mit einer Geschwindigkeit von rund 1.100 km/h aus und umrundete die Erde mindestens viermal innerhalb von sechs Tagen. Beim Vergleich mit historischen Aufzeichnungen stellten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fest, dass die Amplitude der Druckwelle die Größenordnung des Krakatau-Ausbruchs zwischen den indonesischen Inseln Sumatra und Java von 1883 erreichte. Ihre Wirkung ist damit zehnmal größer als die des Ausbruchs des Mount St. Helens (USA) 1980.

Eine weitere Erkenntnis der Studie: Durch die Wechselwirkung mit der Meeresoberfläche regte die Lamb-Welle bei der Eruption des Hunga Tonga-Hunga Ha’apai weltweit Meteo-Tsunamis an, die der im Pazifik ausgelösten Tsunamiwelle vorauseilten.

„Dieses Jahrhundertereignis wird die Wissenschaft noch eine lange Zeit beschäftigen. So erfordern der komplexe Mechanismus der Eruption und die genaue Abschätzung der Energiefreisetzung weitere Untersuchungen“, erklärt BGR-Mitautor Dr. Patrick Hupe. Die BGR wird sich auch weiter an Studien zum Ausbruch des Tonga-Vulkans beteiligen, um ihre Methoden und Expertise auch mit Blick auf ihre Aufgaben im Rahmen des Kernwaffenteststoppvertrages zu validieren und zu erweitern.


Weiterführende Informationen
Link zur Science-Veröffentlichung: https://doi.org/10.1126/science.abo7063 © Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)