Wie gefährlich ist der Vulkan Merapi?

Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit eines verheerenden Ausbruchs des Vulkans Merapi auf Java und auf welches Bedrohungsszenario muss sich die Bevölkerung in der Umgebung des Vulkans, vielleicht aber größere Teile der Menschheit, einstellen? Kann gar die ganze Spitze des Vulkans, wie es beim Krakatau 1883 der Fall war, in die Luft fliegen und die Explosion eine globale Katastrophe auslösen?

Gunung Merapi, übersetzt „Feuerroter Berg“ („Gunung“ = Berg, „merah = rot, „api“ = Feuer) liegt cirka 400 Kilometer östlich von Jakarta, der Hauptstadt Indonesiens auf der Insel Java. Seine Position ist etwa in der Mitte zwischen dem im Jahre 1883 ausgebrochenen Vulkan Krakatau, der rund 600 Kilometer westlich des Merapi liegt und dem im Jahr 1815 ausgebrochenen Vulkan Tambora, rund 700 Kilometer im Osten.

Die geologische Situation

Der Vulkan Merapi ist der jüngste und südlichste von einer Gruppe von Vulkanen auf Südjava. Er markiert eine umlaufende Subduktionszone (“Java Trench“), längs der die Australisch-Indischen Platte mit einer Geschwindigkeit von 6,4 bis 7,9 Zentimetern pro Jahr unter die Eurasische Platte gleitet. Die Eruptionen begannen vor rund 400.000 Jahren. Bis vor cirka 10.000 Jahren war die ausfließende Lava basaltisch und erst später wurden die Explosionen explosiver und die Lava zähflüssig mit andesitischer Zusammensetzung. Es bildeten sich Lavadome, die bei Zusammenbrüchen häufig pyroklastische Ströme und größere Explosionen auslösten. Die Explosionen führten wiederum zu Eruptionssäulen, die beim Zusammensturz weitere pyroklastische Schlammlawinen erzeugten.

Größere Ausbrüche kommen im Durchschnitt alle 10 bis 15 Jahre vor, kleine in 2 bis 3-Jahres-Abständen. Die gewaltigsten Ausbrüche in der Neuzeit fanden in den Jahren 1872 und 1930 statt.

Ausschnitt aus: “Map of the Indian Ocean, Structural Map”. CGMW, Unesco 2004

Ausschnitt aus: “Map of the Indian Ocean, Structural Map”. CGMW, Unesco 2004.

Historische Vulkanausbrüche in Indonesien

Ausbruch des Tambora am 10./11. April 1815 mit 92.000 Toten und mindestens 150 Kubikkilometer Magma-Auswurf: In der Folge des Ausbruchs steigen rund 3 Milliarden Tonnen Schwefeldioxidemissionen 70 Kilometer hoch bis in die Mesosphäre. In die Atmosphäre geschleuderte Eruptionswolke aus Asche- und Staub bewirkte in dem nach dem Ausbruch folgenden Sommer eine Temperaturabnahme infolge verminderter Sonneneinstrahlung in Europa um 2 Grad, in Nordamerika um bis zu 5 Grad. Dieses „Jahr ohne Sommer“ ging in die Geschichte ein. Zwei Jahre später war aber alles wieder normal.

Die Explosion des zwischen Java und Sumatra gelegenen Vulkans Krakatau am 26./27. August 1883 war einer der gewaltigsten Ausbrüche der Neuzeit und eine Katastrophe globalen Ausmaßes. Dabei wurden rund 10 Kubikkilometer Magma ausgeworfen, was der Explosion von 10.000 Hiroshima Bomben entspricht. Insgesamt forderte die Naturkatastrophe 36.000 Tote.
Am 26. August um 17.00 Uhr erreichten eine Reihe gigantischer Flutwellen (Tsunamis) die Küsten von Java und Sumatra. Tausende Menschen ertranken in den Fluten. Ganze Landstriche wurden kilometerweit durch die Wellen überschwemmt und verwüstet.
Die ganze Nacht hielten die gewaltigen Explosionen an. Erst am 27.August vormittags beruhigte sich der Berg und eine trügerische Ruhe legte sich über das gesamte Gebiet. Am Ende flog am 27.August 1883 um 10.02 Uhr die gesamte Insel mit dem 800 Meter hohen Vulkan in die Luft. Dabei soll eine gewaltige Eruptionswolke aus Magma und Gestein eine Höhe von 80 Kilometern erreicht haben.
Die Folgen der Explosion konnte man in über 4800 Kilometer hören. Im australischen Elsey Creek, 3000 Kilometer entfernt, wurden durch die Explosion Schlafende geweckt. Bis 40 Kilometer vom Vulkan entfernt schlugen kürbisgroße Lavabomben ein. Vulkanische Asche fiel noch auf den 2000 Kilometer entfernten Cocos Inseln nieder. Riesige Wasserflächen um den Vulkan wurden von mächtigen Bimssteinfeldern bedeckt.
Die feine Vulkanasche stieg in große Höhen und verteilte sich rund um den Globus. Zwar gab es durch die Lichtbrechung phantastische Sonnenuntergänge (so in London), aber in den darauf folgenden Sommern sank die durchschnittliche Temperatur dramatisch ab. Das hatte einige Missernten zur Folge.
Am folgenschwersten waren die 10 Flutwellen. Diese erreichten eine Höhe von bis zu 40 Metern und riefen an den Küsten verheerende Zerstörungen hervor.
Als Ursache für die ungeheure Explosion vermuteten bereits wenige Wochen später Wissenschaftler, dass am 27. August 1883 die riesige Magmakammer unterhalb des Krakataus durch die ständigen Eruptionen leer gepumpt war. In dieses Vakuum stürzte in einer ungeheuren Explosion der gesamte Gipfelbereich. Zurück blieb eine riesige Caldera, die heute vom Meer bedeckt wird.

Supervulkan Toba auf Nordsumatra vor 73.000 Jahren mit 100 mal 30 Kilometer großem Krater: Gilt als der stärkste bekannte Ausbruch eines Vulkans. Er soll der Explosion von 40 Millionen Hiroshima Bomben entsprochen haben. Dabei wurde ein Volumen von 2.800 Kubikkilometer von dazitischem Gesteinsmaterial in Form eines Ignimbrits (Glutwolkenabsatz) in die Atmosphäre geschleudert und über einer Fläche von 5 bis 7 Millionen Quadratkilometer verteilt. Bei diesem Ausbruch wurde mindestens fünf Mal soviel Material freigesetzt wie durch den Ausbruch des Tambora 1815 und vielleicht 50 Mal so viel wie durch die Eruption des El Chichón Ende März/Anfang April 1982 in Mexiko. Dieser Ausbruch führte zu einem „vulkanischen Winter“ mit Temperaturabnahme um 3-5 Grad in der Nordhemisphäre im Folgejahr. Für 2 bis 3 Jahre soll es dadurch in höheren Breiten zu einem zwischen 10 und 15 Grad kühleren Sommer gekommen sein. Während dieser Zeit soll die Schneedecke das ganze Jahr bestanden haben. Ein möglicher Rückkoppelungseffekt soll den raschen Übergang vom letzten Interglazial zum Hochglazial bewirkt haben (“Explosive start to last ice age“).

Vulkanismus in der geologischen Vergangenheit

Die Santorini (oder Minoische) Eruption zwischen 1627 und 1600 vor Christus (späte Bronzezeit) hatte weltweite Folgen, die durch Schwefelsäure-Emissionen und Asche-Partikel hervorgerufen wurden, die sogar Grönland erreichten und darüber hinaus Klimaveränderungen in China und Frostschäden in Irland und Kalifornien bewirkte.
Ältere erdgeschichtliche Vulkanausbrüche haben ähnliche Dimensionen bzw. waren um Größenordnungen stärker: So wird beispielsweise

• im frühen Eozän vor 54 Millionen Jahren im Nordatlantik mit einer vulkanischen Aktivität gerechnet, in der rund 21.000 Kubikkilometer Magma innerhalb von 600.000 Jahren freigesetzt wurde;
  
  
• an der Kreide/Tertiär-Grenze vor rund 66 Millionen Jahren wurden in Indien die Dekkan Plateau-Basalte mit einem Volumen von rund 1 Million Kubikkilometer gefördert;
  
  
• an der Perm/Trias-Grenze vor rund 252 Millionen Jahren wurden in Sibirien auf einer Fläche von rund 3,9 Millionen Quadratkilometer Basalte mit einem Gesamtvolumen von 2 – 3 Millionen Kubikkilometer gefördert, die zu einer beispiellosen Ökokatastrophe mit dem größten Massensterben in der Geschichte der Erde geführt hat;
  
  
• im jüngeren Ordovizium vor rund 460 Millionen Jahren soll Vulkanismus eine noch größere Rolle gespielt haben. Dafür werden Auswurfsprodukte verantwortlich gemacht, die sich heute über einer Fläche von mindestens 10 Millionen Quadratkilometer in Form von Dezimeter bis Meter-dicken Ablagerungen in Nordamerika, den Britischen Inseln und Skandinaviens finden;
  
  
• in Österreich ereigneten sich die jüngsten Vulkanausbrüche in der Oststeiermark und dem Südburgenland und haben ein Alter zwischen 1,7 und 2 Millionen Jahre

Das Monitoring von Vulkanen

Zur Überwachung („Monitoring“) von Vulkanen werden vier aussagekräftige Signale ständig gemessen:

• Erdbeben mittels Seismographen (Signale komplex und variabel mit verschiedenen Frequenzen)
  
  
• Temperatur (gemessen mit Infrarotsensoren in ausströmenden Gasen)
  
  
• Gaszusammensetzung (Fourier-transforme Infrarotspektrometrie: Sonnenstrahlen-Durchgang durch Gaswolke zur Unterscheidung von CO2, HCl und HF)
  
  
• Anschwellung des Daches (GPS, Radar-Interferometrie)

Weiter wird eine Vermessung der Magnetik (Verteilung der Magnetisierung) und des Gravitationsfeldes aus der Luft durchgeführt. Es ist aber zu beachten, dass in heißen Zonen ein Gestein seinen Magnetismus infolge von Schmelzvorgängen verändert oder gänzlich verliert.
Eine Arbeitsgruppe des Instituts für Geophysik der Universität Köln nimmt am Merapi mit der long-offset transient electromagnetic (LOTEM) Methode an einem interdisziplinären Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) teil.
Darüber hinaus wird der Vulkan von einem Netzwerk aus 8 Seismographen überwacht, mit denen die Herdtiefe der Beben gemessen werden kann. Danach wird das Magma-Reservoir, von dem die Eruptionen gespeist werden, 1,5 Kilometer unter dem Gipfel vermutet.
Zudem werden magnetische Messungen zur Feststellung kleiner Veränderungen des lokalen Magnetfeldes bei Eruptionen vorgenommen, außerdem Messungen über die Neigung des Vulkans, mit denen Rückschlüsse über das Aufblähen und dem Aufstieg neuen Magmas möglich sind.
In Vulkanen kommen folgende Haupttypen von Laven vor:

• Heiße gasreiche Lava mit wenig Kieselsäure sowie hohen Fe und Mg-Gehalten ist dünnflüssig und fließt wie Teer (Basaltvulkan).
  
  
• Kühlere gasarme Lava mit viel Kieselsäure sowie hohen Na und K-Gehalten ist viskoser und zäh wie eine Paste oder Honig. Es besteht die Gefahr von „Verstopfungen“ des Vulkanschlots.

In dünnflüssiger kieselsäurearmer Lava entweichen die Gase wie beim Öffnen einer Sektflasche. Im Gegensatz dazu bauen sie in hochviskoser Lava einen hohen Druck auf, um zuletzt die Spitze des Vulkankegels explosionsartig abzusprengen. Das Magma kann durch gelöste Gase mit bis zu zweifacher Schallgeschwindigkeit aus dem Schlot bis 30 Kilometer hoch schießen. Dabei zerstäubt es zu extrem feinen Aschepartikeln.

Ein möglicher Beitrag der GBA zur Überwachung des Merapi

An innovativen Methoden könnte die GBA mit geoelektrischem Monitoring und Wiederholungsmessungen des Magnetfeldes am Vulkan Merapi beitragen. Der spezifische elektrische Widerstand des Untergrundes hängt vorrangig vom Wassergehalt, der Porosität und der Temperatur ab. Letzteres gibt die Möglichkeit, mit Wiederholungsmessungen der elektrischen Untergrundparameter Rückschlüsse auf Änderungen im hydrothermalen System des Vulkans zu ziehen. Vielfältige Untersuchungen (siehe Friedel, S. & Jacobs, F., 1998: Large scale resistivity imaging at Merapi volcano. Ann. Geophys., 16 (Suppl. 1): C180) haben bewiesen, dass diese Methode prinzipiell gut für den Merapi anwendbar wäre und eine dreidimensionale Erfassung von Änderungen ermöglichen würde. Diese Methode ist allerdings mit bedeutenden Kosten für die Instrumentierung und permanente Datenauswertung verbunden.
Deshalb wäre für eine großflächige Überwachung der Einsatz von aerogeophysikalischen Methoden sinnvoll. Hier hat sich speziell die Aeromagnetik als hoffnungsvolle Methode erwiesen. In Kooperation mit japanischen Wissenschaftlern arbeitet die GBA seit einigen Jahren an der Weiterentwicklung dieser Methode. Da, wie bereits oben erwähnt, die Stärke des Gesteinsmagnetismus von der Temperatur abhängt, oberhalb der Curietemperatur sogar ganz verschwindet, lassen sich so etwaige, neu entstehende Aufschmelzungen durch Differenzenmessungen des Magnetfeldes großflächig erfassen. Aufgrund dieser Ergebnisse ließen sich dann bodengebundene Überwachungssysteme zielorientierter einsetzen.

Der 3000m hohe Hoch-Risiko-Stratovulkan Merapi

zählt zu den 16 ausgewählten Dekadenvulkanen, die aufgrund ihrer Gefährlichkeit in ein Untersuchungsprogramm der UN aufgenommen wurden. Die Auswahl erfolgte aufgrund der vielen Menschen, die in seiner Umgebung mit einem großen Gefahrenpotential leben.
Insgesamt gibt es auf der Erde etwa 600 aktive und 700 potentiell aktive Vulkane. Der Merapi wird ständig vom Center of Volcanology and Geological Hazard Mitigation des Vulkanologischen Dienstes von Indonesien überwacht.
Indonesien hat die weltweit höchste Dichte von Vulkanen, die zum so genannten „Pazifischen Feuerring“ rund um den Pazifischen Ozean gehören. Dort gibt es 128 aktive Vulkane, von denen 65 als gefährlich eingestuft werden.
Der Merapi gehört zu den aktivsten Vulkanen in Indonesien und liegt zugleich in einer der am dichtesten besiedelten Regionen von Java, unmittelbar nördlich der Großstadt Yogyakarta und nahe der historischen Tempelanlagen von Borobudur und Prambanan. Mit über 68 seit dem Jahr 1548 dokumentierten Ausbrüchen gilt der Merapi als einer der gefährlichsten und aktivsten Vulkane der Erde. Da er ein Schichtvulkan ist, wechselt er zwischen Aschen-Ausbrüchen und Lava-Ausflüssen. Dieser Wechsel trägt zu seinem typischen Aussehen mit einer Asche-Lava-Asche-Schichtung bei.
Die jüngere Ausbruchsserie begann am 11. Juli 1998 nach einer Ruhephase von 1,5 Jahren. Der Gipfel des Merapi besteht aus einem Krater, der oft bis zu seinem Rand von einer Staukuppe aus zähflüssiger Lava (Lavadom) aufgefüllt wird. Durch den Kollaps dieser Staukuppe entstehen gefährliche Glutwolken und pyroklastische Ströme, die mit hohen Geschwindigkeiten und Temperaturen von 300-400° Celsius zu Tal abgehen. Zuletzt fanden Ende 1994 in einer solchen Glutwolke über 60 Menschen den Tod. Wegen der fruchtbaren Böden in seiner Umgebung ist der Merapi bis in 1.700 m Höhe besiedelt. Nach Schätzungen des Merapi Observatoriums leben cirka 70.000 Menschen in der "verbotenen" Zone an den Hängen des Vulkans. Für weiter entfernt lebende Menschen geht die größte Gefahr von den Flusstälern aus, in denen die Glutwolken und Lahars (Schlammlawinen) kanalisiert werden. Etwa 2 Millionen Menschen leben in der engeren Umgebung des Merapi.
Seit Sommer 2005 zeigt der Merapi wieder verstärkte Aktivität. Die jüngste Ausbruchphase begann am 6. Mai 2006 mit einer Rauchwolke, die 800 m über den Gipfel aufstieg. In der Folge kam es zur Bildung von zahlreichen Glutwolken und Gaslawinen. Am 6. und 7. Mai kam es zu einer signifikanten Aufblähung des Lavadoms, die von verstärkter seismischer Aktivität eines flachen Bebenherdes und Signalen, die auf Erdrutsche und Steinschläge deuten, begleitet wurde. Die größte Furcht ist, dass sich unter dem Gipfel ein Lavadom aufstaut, der plötzlich zusammenfällt und einen tödlichen Gas- und Lavaregen auslösen könnte.
Am 8. Mai warnte das Vulkanobservatorium des Vulkanologischen Dienstes von Indonesien, dass die Asche- und Gaswolke bis in eine Höhe von 3,7 Kilometer aufsteigen würde, doch war vom Satelliten aus keine Asche zu erkennen. Dennoch verblieb der Vulkan in der Alarmstufe 3 auf der 4-teiligen Skala. Mittlerweile stößt der Vulkan verstärkt Asche- und Rauchwolken sowie Lava aus. Tausende Bewohner in der Umgebung und an den Hängen des Merapi verließen bereits ihre Häuser. Steht also ein unmittelbarer Ausbruch bevor?
Nach letzten Informationen von „Swissinfo“ vom 17. Mai 2006 dauert das bange Warten auf einen Ausbruch des Vulkans an. Nachdem der Vulkan sich am Morgen für einige Stunden beruhigt zu haben schien, stiess er plötzlich wieder eine dicke Wolke heisser Gase aus.
Erneut prasselten Felsbrocken und Asche bis zu vier Kilometer vom Krater entfernt auf die Erde. Das regionale Fernsehen zeigte Bilder, auf denen dicke schwarze Wolken aus dem Krater quollen. "Das war der zweitgrößte Ausstoß seit Montagmorgen" (15. Mai), hieß es bei der Merapi-Beobachtungsstation.
In der Nacht wurden vier Glutwolken beobachtet, die bis zu 3,5 Kilometer weit die Flanken des Berges hinabrasten. Zwei weitere Glutwolken gab es nach Tagesanbruch. Danach gab es eine kurze Beruhigung.
Die Experten hatten dennoch ihre Warnung wiederholt, dass die Gefahr durch den Berg noch immer nicht vorüber sei. "Der Vulkan ist in der jetzigen Phase noch sehr gefährlich", sagte eine Vulkanologin der Beobachtungsstation.
Die aus der unmittelbaren Nähe des Berges geflüchteten Menschen müssten weiter in ihren Notquartieren ausharren. Bislang suchten 22 000 der etwa knapp 30 000 Menschen rund um den Vulkan Schutz.
Am Montag, den 15. Mai  hatte der seit Wochen brodelnde Vulkan eine gigantische Rauchwolke ausgespuckt, Gestein und Ascheregen gingen noch weit entfernt nieder. Seitdem hatte die Aktivität nachgelassen.
Experten befürchten aber noch immer vor allem einen Kollaps des gewaltigen Lavadoms im Innern. Dabei könnten extrem heiße Gase freigesetzt werden, die die Abhänge des Berges hinunterrasen und auf ihrem Weg alles versengen.

Resümee

Die Frage nach dem Zeitpunkt und der Intensität eines möglichen Ausbruchs des Vulkans Merapi kann derzeit trotz intensiven Monitorings des Vulkans nicht präzise beantwortet werden. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit, dass es demnächst zu einer gewaltigen Eruption kommen wird, extrem hoch. Dazu passt die Beobachtung des stetigen Wachsens des Lavadoms, der Aufbau von Stress am aktiven Plattenrand zwischen der Australischen und der Eurasischen Platte (siehe Ereignisse vom 26. 12. 2004), eine verstärkte Bebenaktivität und die bereits mehrere Jahre dauernde relative Ruhe, in der große Volumina hoch-viskosen andesitischen Magmas aus dem oberen Erdmantel in die Magmakammer unter dem Vulkan aufgestiegen sein dürften. Wie lange der Gipfel und die Flanken des Vulkans dem steigenden Gasdruck im Magma standzuhalten vermögen, können auch Experten nicht vorhersagen.
Die Ausbrüche des Tambora 1815, des Krakatau 1883 und vor allem des Vulkans Toba vor 73.000 Jahren sind mahnende Beispiele, dass ein bevorstehender Ausbruch zu einer Megakatastrophe globalen Ausmaßes führen kann, sollte die ganze Spitze des Vulkans in die Luft fliegen. Eine solche Explosion könnte weltweite klimatische und in weiterer Folge soziale Auswirkungen haben, mit Asche- und Staubwolken, die mehrfach um die Erde ziehen und das auf die Erde fallende Sonnenlicht schwächen, mit Emissionen von Schwefel-, Stickstoff- und Kohlendioxidgasen, die Aerosole bilden und die Ozonschicht schädigen, mit vielen Toten und Verwüstungen in der unmittelbaren Umgebung des Feuerberges – ein Horrorszenario, das diese Region in der jüngeren Vergangenheit wiederholt betroffen hat und das aus heutiger Sicht nicht mehr allzu fern scheint.

Hans P. Schönlaub und Robert Supper

Wien im Mai 2006

Quellen: Wikipedia und eigene Recherchen im Internet.