Vulkanblitze und Eruptionsgewitter: wie eine Aschefahne ihr eigenes Wetter macht
Die eindrücklichsten Fotos eines Ausbruchs zeigen Blitze, die aus einer schwarzen Aschefahne herausschießen. Sie wirken montiert. Sie sind es nicht. Eine kräftige Vulkanfahne erzeugt elektrische Gewitter, die einer tropischen Quellwolke ebenbürtig sind, und der Mechanismus – erst in den letzten zwanzig Jahren wirklich verstanden – wird zu einem der nützlichsten Werkzeuge der Vulkanologie für die Beobachtung entlegener Eruptionen.
Warum eine Fahne überhaupt elektrisch ist
Eine Vulkanfahne führt riesige Mengen feiner Asche, Wasserdampf und Eispartikel mit sich. Wenn diese Teilchen in der aufsteigenden Säule aneinanderprallen und sich aneinander reiben, übertragen sie elektrische Ladung – ein Vorgang namens Triboelektrifizierung, dasselbe Phänomen, das einen Ballon im Haar haften lässt. Die Fahne trennt rasch positive und negative Bereiche, und wenn die Spannungsdifferenz zu groß wird, bricht die Luft durch und Blitze zucken.
Drei verschiedene Gewitterzonen
Detaillierte Beobachtungen von Fahnen haben drei eigenständige Zonen elektrischer Aktivität gezeigt. Die unterste, Vent Discharge Zone, erzeugt kurze, dichte Blitzschläge direkt am Schlot – getrieben von fragmentierendem Magma und sehr feiner Asche. Höher in der Säule liegt die Plume Discharge Zone mit längeren Blitzen im aufsteigenden Turm. Ganz oben treibt Eis in der oberen Fahne eine Sturmzone, die sich im Grunde wie ein gewöhnliches Gewitter auf vulkanischer Grundlage verhält.
Warum Eis so wichtig ist
Das Eis in einer hohen Fahne ist der Schlüssel zu den stärksten Entladungen. Blitze in normalen Gewittern brauchen Kollisionen von Eis- und Graupelteilchen, und genau dieselbe Physik gilt in einer Fahne, die weit über die Frostgrenze stößt. Der Ausbruch des chilenischen Chaitén 2008 zeigte das klar: Die Blitzzahlen waren am höchsten, als die Säule weit in die Stratosphäre reichte, und sanken stark, sobald die Säule absank.
Ein Monitoring-Werkzeug aus dem Weltraum
Moderne globale Blitznetzwerke – das World Wide Lightning Location Network (WWLLN) und andere – registrieren die niederfrequenten Funkimpulse jedes großen Blitzes der Erde. Vulkanforscher haben gelernt, die Signatur vulkanischer Blitze zu erkennen, die sich von meteorologischen Blitzen in Lage, Intensitätsprofil und Häufung unterscheidet. Ein pazifisches Netzwerk kann so eine entlegene Aleutenstoßer-Eruption innerhalb von Minuten erkennen, unabhängig von der Bewölkung.
Das Hunga-Tonga-Ereignis 2022
Die unterseeische Eruption von Hunga Tonga im Januar 2022 erzeugte den intensivsten je auf der Erde aufgezeichneten Blitzsturm: über 200 000 Blitze in einer einzigen Stunde auf dem Höhepunkt, verteilt über einen Ring von 400 km Durchmesser. Die Fahne erreichte die Mesosphäre, riss Meerwasser in die Stratosphäre und erzeugte eine planetenweite atmosphärische Welle. Die Blitzdaten dienen als primärer Beleg für den zeitlichen Verlauf der Eruption.
Eyjafjallajökull und Islands Signatur
Die isländische Eruption des Eyjafjallajökull 2010 erzeugte vergleichsweise moderate, aber dauerhafte Vulkanblitze, mit denen die Forschung eisgetriebene Theorien schärfen konnte. Islands Eruptionen geschehen meist unter oder nahe Gletschern, sodass Schmelzwasser und Eispartikel in der Säule reichlich vorhanden sind. Die Blitze sind Teil der heute übliche Verfolgung der Aschewolke, wenn sie den europäischen Luftverkehr bedroht.
Auf die Entladungen hören
Vulkanobservatorien setzen vermehrt lokale Antennen ein, die auf Funkimpulse von Blitzen in Frequenzen abgestimmt sind, die gewöhnliche Wetternetze verpassen. Die sehr hohen Blitzraten in der Vent Discharge Zone korrelieren mit hoher Massenflussrate – das heißt, das Zählen der Blitze pro Minute ergibt eine grobe Proxy für die ausgestoßene Aschemenge. Das ist operativ wertvoll in Echtzeit, wenn die sichtbare Fahne in Wolken verborgen ist oder es Nacht ist.
Historische Berichte und Augenzeugen
Lange vor modernen Instrumenten beschrieben Beobachter Vulkanblitze als Markenzeichen großer Ausbrüche. Plinius der Jüngere erwähnt die „Feuerzungen" um die Vesuvfahne. Berichte aus Krakatoa 1883 und Tambora 1815 schildern Tage elektrischer Blitze über der Säule. Die Augenzeugen übertrieben nicht – sie beschrieben genau das Phänomen, das moderne Geräte heute messen.
Gefahren am Boden
Vulkanblitze sind nicht bloß Schauspiel. Entladungen haben Berg- steiger und Messstationen am oberen Kegel getroffen; empfindliche Überwachungsgeräte am Schlot müssen gegen Direkttreffer gehärtet sein; die hohe statische Ladung in der Umgebungsluft kann Flugzeugelektronik selbst ohne Treffer schädigen. Die Sturmzone ist ein Bereich, dem man fernbleibt, und moderne Gefahrenhinweise behandeln sie so.
Auf der Karte
Öffnen Sie die Karte und betrachten Sie Vulkane, deren Eruptionssäulen regelmäßig die Stratosphäre erreichen – Sakurajima, Klyuchevskoy, Ätna in seinen aktivsten Phasen, der Aleutenbogen. Jeder von ihnen ist ein Labor für Vulkanblitze. Das Phänomen ist gewissermaßen die Art, in der sich ein Vulkan den atmosphärischen Sensoren des Planeten mit Lichtgeschwindigkeit mitteilt.