Fakten über Vulkane und Sicherheitstipps

Vulkanausbrüche sind eine der beeindruckendsten, gewaltsamsten und dramatischsten natürlichen Kräfte der Veränderung auf unserem Planeten. Bilder eines Ausbruchs können ein lebendiges Schauspiel aus gelber und roter Lava zeigen, die aus Spalten hervorquillt, orangefarbenem Feuer und weißem Rauch.

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Neben den sichtbaren Gefahren, die bei einem Vulkanausbruch entstehen, gibt es etwas Unsichtbares, aber nicht weniger Gefährliches: toxische Gase wie Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Salzsäure und Kohlenmonoxid. Die Gase werden aus dem Magma freigesetzt, wenn der Druck im Erdinneren sie nicht länger zurückhalten kann – ähnlich wie beim Öffnen einer Champagnerflasche oder einer Getränkedose.

Zur Vorbereitung gehört, die Vulkantypen und Eruptionsarten zu kennen, zu wissen, welche Gase und anderen Partikel freigesetzt werden können und wie weit Rauch, Asche und Gase sich ausbreiten können.

Vulkantypen

Geologen unterteilen Vulkane im Allgemeinen in vier Haupttypen – Schlackenkegel, Schichtvulkane, Schildvulkane und Lavadome.

1. Schlacken- oder Aschenkegel sind der häufigste Vulkantyp. Sie haben gerade, steile Hänge, einen großen Krater an der Spitze und überschreiten selten eine Höhe von 300 Metern (1.000 Fuß).
2. Schichtvulkane, manchmal auch Stratovulkane genannt, sind oft mehr als 3.000 m (10.000 ft) hoch. An der Basis haben sie flache Hänge, die nach oben hin steiler werden, und einen kleinen Krater an der Spitze. Dies ist der bildhafteste Vulkantyp – und der tödlichste.
3. Schildvulkane sind gewaltig und breit und typischerweise 20-mal breiter als hoch. Die höchsten Vulkane der Welt sind Schildvulkane und ragen mehr als 9.500 m (31.000 ft) auf.
4. Vulkanische Dome oder Lavadome entstehen aus relativ kleinen, kuppelförmigen Lavamassen, die zu zähflüssig sind, um über größere Entfernungen 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 (Zähflüssigkeit einer Flüssigkeit). Ein steigender Kristallgehalt führt entsprechend zu dickerem Magma mit höherer Viskosität.
• Gase, die in zähflüssigerem Magma eingeschlossen sind, können schwerer entweichen. Dadurch wird eine Explosion wahrscheinlicher.
• Temperatur: Magmen mit höherer Temperatur ermöglichen es Gasen, leichter zu entweichen, während Magmen mit niedrigerer Temperatur zähflüssiger sind und die Wahrscheinlichkeit einer Explosion erhöhen.

Vulkanausbrüche werden in mehrere Typen eingeteilt. Einige sind nach bestimmten Vulkanen benannt, andere nach der Form des Auswurfmaterials oder nach dem Ort, an dem sie auftreten.

1. Strombolianische Eruptionen sind einzelne Ausbrüche von dünnflüssiger Lava, die aus der Öffnung eines mit Magma gefüllten Gipfelkanals austreten. Die Explosionen treten in der Regel alle paar Minuten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen auf.
2. Vulkanianische Eruptionen sind kurze, heftige, relativ kleine Explosionen von zähflüssigem Magma. Vulkanianische Eruptionen erzeugen starke Explosionen, bei denen Material mit mehr als 350 Metern pro Sekunde (800 mph) ausgestoßen werden und mehrere Kilometer in die Luft aufsteigen kann.
3. Lavadom-Eruptionen entstehen, wenn sehr zähflüssige, schuttreiche Lava ohne Explosion aus einer Öffnung herausgepresst wird.
4. Surtseyanische Eruptionen entstehen, wenn Magma oder Lava explosionsartig mit Wasser in Wechselwirkung tritt, meist bei einem Unterwasservulkan.
5. Hawaiianisch: Dünnflüssige Lava wird in Fontänen aus einer Öffnung oder einer Reihe von Öffnungen (einer Spalte) am Gipfel in die Luft geschleudert. Diese Fontänen können stunden- oder sogar tagelang anhalten; dies wird als „fire fountaining“ bezeichnet. Da das Magma eine niedrige Viskosität hat, kann die Lava kilometerweit fließen, bevor sie abkühlt und erstarrt.
6. Plinianisch ist der größte und heftigste aller Typen. Er ist extrem zerstörerisch und kann sogar den gesamten Gipfel eines Berges wegsprengen, wie es 1980 beim Mount St. Helens geschah.

Was ist Vulkanasche?

Vulkanasche ist ein Begriff, der häufig verwendet wird, um alle „Tephra“ oder „Pyroklastika“ zu bezeichnen, also Partikel aus magmatischem Gesteinsmaterial unterschiedlicher Größe, die von Vulkanen ausgestoßen wurden. Die Begriffe Tephra / Pyroklastika werden nach Größe klassifiziert:

• Blöcke oder Bomben: mehr als 64 Millimeter (2,5 Zoll)
• Lapilli: weniger als 64 mm
• Vulkanasche: weniger als 2 mm (0,079 Zoll)
• Feine Vulkanasche oder Vulkanstaub: weniger als 0,063 mm (0,0025 Zoll)

Alle explosiven Eruptionen erzeugen Tephra. Vulkanasche und feine Vulkanasche werden dann durch die vorherrschenden Winde verbreitet und können Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern entfernt niedergehen. In der Atmosphäre schwebende Vulkanasche stellt ein Risiko für die Luftfahrt dar.

Tephra kann auch am Boden erhebliche Auswirkungen verursachen. Relativ geringe Ablagerungen (weniger als 10 mm) können bei empfindlichen Personen gesundheitliche Beeinträchtigungen verursachen und kritische Infrastrukturdienste, die Luftfahrt, die Landwirtschaft und andere sozioökonomische Aktivitäten über potenziell sehr große Gebiete hinweg beeinträchtigen.

Dicke Ascheniederschläge (mehr als 100 mm) können Nutzpflanzen, Vegetation und Infrastruktur schädigen, strukturelle Schäden an Gebäuden verursachen und einen erheblichen Reinigungsaufwand nach sich ziehen. Sie sind jedoch typischerweise auf Gebiete innerhalb einiger Dutzend Kilometer um die Öffnung beschränkt und kommen, da sie mit großen Eruptionen auftreten, relativ selten vor.

Kurzfristige Auswirkungen umfassen häufig Reizungen der Augen und der oberen Atemwege sowie eine Verschlimmerung von bereits bestehendem Asthma. Betroffene Gemeinschaften können auch weitere direkte und indirekte soziale Auswirkungen erleben, darunter Beeinträchtigungen der Lebensgrundlagen und die dadurch verursachte Angst.²

Was ist Vog?

Der Begriff "vog" ist allgemein gehalten; der tatsächliche Anteil von Gasen und Partikeln hängt davon ab, wie viel Zeit sie hatten, in der Atmosphäre zu reagieren. Vog ist ein dunstiges Gemisch aus SO₂-Gas und PM2.5, die hauptsächlich aus Schwefelsäuretröpfchen und anderen Sulfat- (SO₄)Verbindungen bestehen.

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

Die genaue Zusammensetzung von Vog hängt davon ab, wie viel Zeit die vulkanische Wolke hatte, in der Atmosphäre zu reagieren. Weit vom Eruptionsschlot entfernt sind Aerosole der Hauptbestandteil von Vog. Näher am Vulkan enthält Vog sowohl Aerosole als auch nicht reagiertes SO₂-Gas.

In der Nähe der Gasemissionsquellen kann Vog erhebliche Mengen an nicht reagiertem SO₂-Gas enthalten. Je länger SO₂-Gas Zeit hat, in der Atmosphäre zu reagieren, desto vollständiger ist die Umwandlung von SO₂-Gas in Partikel. Die feinen Partikel streuen das Sonnenlicht und verursachen dadurch den sichtbaren Dunst, der in Windrichtung beobachtet wird. Daher besteht Vog in größerer Entfernung vom Vulkan hauptsächlich aus PM2.5.

Menschen mit Vorerkrankungen sind die Hauptgruppe, bei der ein Risiko für gesundheitliche Auswirkungen durch die Exposition gegenüber Vog besteht, aber auch gesunde Menschen können Symptome entwickeln.

Nutzpflanzen und andere Pflanzen können durch die Exposition gegenüber den Schadstoffen geschädigt werden. Landwirte und Hobbygärtner im Ausbreitungsweg der Schadstoffe (SO₂ und saurer Regen) haben von erheblichen Pflanzenschäden berichtet, die durch Winde verursacht wurden, die SO₂-Gas und saure Partikel mit sich führten.

Was ist Laze?

Wenn geschmolzene Lava ins Meer fließt, reagiert sie heftig mit Meerwasser und erzeugt eine andere Art von Gaswolke, die in Windrichtung eines Meereseintritts dunstige und gesundheitsschädliche Bedingungen verursacht. Diese als "Laze"-Wolke bezeichnete Erscheinung (eine Kombination der Wörter 'lava' und 'haze') entsteht durch eine Reihe chemischer Reaktionen, wenn heiße Lava Meerwasser bis zur Trockne verkocht.

Laze ist häufig ein reizendes Gemisch aus Salzsäuregas (HCl), Wasserdampf und winzigen Partikeln vulkanischen Glases. Dieses heiße, korrosive Gasgemisch hat Todesfälle verursacht, daher sollte Laze ernst genommen werden. Winde können Laze transportieren, und selbst die feinen Ausläufer können Haut- und Augenreizungen sowie Atembeschwerden verursachen. Laze kann auch zu saurem Regen mit korrosiven Eigenschaften führen.³

Woraus besteht vulkanisches Gas?

Magma enthält gelöste Gase, die die treibende Kraft liefern, die die meisten Vulkanausbrüche verursacht. Mit Abstand das häufigste vulkanische Gas ist Wasserdampf, der harmlos ist. Allerdings können auch erhebliche Mengen an Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Halogenwasserstoffen aus Vulkanen freigesetzt werden.

Vulkanisches Kohlendioxid

Wenn dieses farblose, geruchlose Gas aus Vulkanen freigesetzt wird, verdünnt es sich normalerweise sehr schnell auf niedrige Konzentrationen und ist nicht lebensbedrohlich. Da kaltes Kohlendioxidgas jedoch schwerer als Luft ist, kann es in tiefer gelegene Bereiche strömen, wo es unter bestimmten, sehr stabilen atmosphärischen Bedingungen deutlich höhere Konzentrationen erreichen kann. Dies kann ernsthafte Risiken 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 % verursacht CO₂ rasch Bewusstlosigkeit und Tod.

Kohlendioxidemissionen aus einem Vulkan werden in der Regel schnell verdünnt und stellen daher normalerweise keine direkte Gefahr für Menschen dar. Kohlendioxid ist jedoch schwerer als Luft und kann sich deshalb in tiefer gelegenen Bereichen ansammeln. Wenn eine Person nach einem Vulkanausbruch einen tiefliegenden Bereich betritt, in dem sich das Gas gesammelt hat, kann das Einatmen dieser konzentrierten Luft tödlich sein.³

Vulkanisches Schwefeldioxid (SO₂)

Schwefeldioxid (SO₂) reizt Augen, Haut und Atemwege. Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Atemwegserkrankungen wie Asthma sind besonders gefährdet. Auch ältere Erwachsene, Säuglinge und schwangere Frauen sind besonders empfindlich. Die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen der Exposition gegenüber vulkanischem Schwefeldioxid sind laut Behörden unbekannt.

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 in Windrichtung eines Vulkans verursachen; hohe Konzentrationen von Schwefeldioxid erzeugen vulkanischen Smog und führen zu anhaltenden Gesundheitsproblemen bei den in Windrichtung lebenden Bevölkerungsgruppen.

Bei gewaltigen Ausbrüchen kann SO₂ in Höhen von mehr als 10 km in die Stratosphäre eingebracht werden. Dort 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 und wird manchmal auch als Kanalisationsgas bezeichnet. In hohen Konzentrationen ist es hochgiftig.

Interessanterweise ist die menschliche Nase empfindlicher für H2S als jedes Gas Monitoring Messgerät, das wir heute haben: Luftgemische mit nur 0,000001 % H2S werden mit dem Geruch fauler Eier in Verbindung gebracht. Bei Mischungsverhältnissen von mehr als etwa 0,01 % wird H2S jedoch geruchlos und sehr giftig und verursacht Reizungen der oberen Atemwege sowie bei längerer Exposition ein Lungenödem.

Eine Exposition von mehr als 500 ppm über mehr als fünf Minuten kann dazu führen, dass eine Person zusammenbricht. Bei einer Exposition gegenüber dieser Konzentration von bis zu einer Stunde kann der Tod eintreten.

Vulkanische Halogenwasserstoffe (HF, HCl, HBr)

Wenn Magma nahe an die Oberfläche aufsteigt, können Vulkane die Halogene Fluor (HF), Chlor (HCl) und Brom in Form von Halogenwasserstoffen (HBr) freisetzen. Diese Gase sind sauer, gut wasserlöslich und können potenziell sauren Regen verursachen. Aschepartikel sind außerdem oft mit Halogenwasserstoffen beschichtet. Nach der Ablagerung können diese beschichteten Aschepartikel Trinkwasservorräte, landwirtschaftliche Kulturen und Weideland kontaminieren.⁵

Gefährdete Bevölkerungsgruppen und vulkanische Emissionen

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

• Kleinkinder. Kinder, deren Lungen sich noch in der Entwicklung befinden, gelten als besonders gefährdet, unabhängig davon, ob eine Vorerkrankung besteht.
• Schwangere Frauen. Das Einatmen von Vog setzt schwangere Frauen und ihre ungeborenen Kinder einem höheren Risiko aus als die Allgemeinbevölkerung.
• Ältere Erwachsene. Diese Bevölkerungsgruppe gilt aufgrund einer höheren Rate an vorbestehenden Lungen- und Herzerkrankungen als gefährdet.
• Personen mit einer Atemwegserkrankung. Menschen mit Emphysem, chronischer Bronchitis, COPD, Asthma oder einer anderen Atemwegserkrankung sind gefährdet.
• Personen mit einer Herz-Kreislauf-Erkrankung. Zu den Kreislauferkrankungen zählen Bluthochdruck, Gefäßerkrankungen, Herzinsuffizienz und zerebrovaskuläre Erkrankungen. Diese Erkrankungen machen Betroffene anfällig für Herzinfarkte, vorübergehende Brustschmerzen, Herzinsuffizienz, Schlaganfall und plötzlichen Tod durch Herzrhythmusstörungen.

Tipps zur Vorbereitung auf vulkanische Emissionen

• Bleiben Sie so viel wie möglich in Innenräumen. Dies ist besonders nützlich in Gebäuden, die wirksam verhindern, dass Außenluft ins Innere gelangt.
• Tragen Sie im Freien eine Maske. Verwenden Sie nur eine Atemschutzmaske mit N95- oder N100-Zertifizierung, um sich gegen Rauchpartikel zu schützen.
• Prüfen Sie Luftqualitäts-Websites von Monitoring, wie etwa den AirVisual Luftqualitätsindex.
• Halten Sie Medikamente griffbereit. Wenn Sie Asthma oder andere Atemwegserkrankungen haben, halten Sie Ihre Medikamente verfügbar und verwenden Sie sie wie verordnet. Wenn Sie keine Medikamente haben, aber das Gefühl haben, sie zu benötigen, rufen Sie Ihren Arzt an.
• Tragen Sie eine Luftverschmutzungsmaske, wie die KN95-zertifizierte IQAir Maske, um sich davor zu schützen, luftgetragene Feinstaubschadstoffe im Vog einzuatmen.
• Schaffen Sie in Ihrem Zuhause einen Bereich mit sauberer Luft. Partikel und Gase können sich in Ihrem Zuhause schnell ansammeln. Halten Sie die Fenster geschlossen und dichten Sie alle Öffnungen nach außen ab, einschließlich Lüftungsöffnungen. Wenn Sie eine Klimaanlage verwenden, stellen Sie sicher, dass sie auf Umluft eingestellt ist, und schließen Sie die Frischluftzufuhr. Filtern Sie die Luft bei der Belüftung des Raums mit einem leistungsstarken Luftreiniger für vulkanischen Smog (Vog), wie dem GC MultiGas.
• Vermeiden Sie Aktivitäten, die die Luft in Innenräumen zusätzlich belasten. Vermeiden Sie das Abbrennen von Kerzen, die Nutzung des Kamins oder sogar das Staubsaugen (es sei denn, Sie besitzen einen leistungsstarken HEPA-Staubsauger). All dies kann andernfalls zu zusätzlichen Quellen von Luftschadstoffen in Innenräumen werden

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