Vulkane in den USA – Katastrophen vorprogrammiert
Das Schulbild von Vulkanen zeigt ganze Städte, die von weißglühender Lava überflutet und dann unter Tonnen von Asche begraben werden, in längst vergangenen Zeiten und in weiter Ferne: Pompeji, die Insel Kreta und die verlorene Stadt Atlantis – sie alle wurden im Nebel der Antike zerstört.
Viele Menschen glauben, dass sich die vulkanische Aktivität in jüngster Zeit auf die Hawaii-Inseln beschränkt hat, wo die physischen Beweise des Vulkanismus als Touristenattraktion dienen. Dies ist jedoch nur ein Teil des Bildes.
Vulkanische Aktivität gibt es auf der ganzen Welt, ein empfindliches Gleichgewicht zwischen dem unterirdischen Druck der Erde und der Schwerkraft, die die Atmosphäre dieses Planeten liefert und hält.
Vulkane sind eine klare Gefahr in den kontinentalen Vereinigten Staaten. Die Opfer des Ausbruchs des Mount St. Helens 1980 zählten 62 Tote oder Vermisste. Ein Wissenschaftler des U.S. Geological Survey, David A. Johnston, maß die Aktivität in einer Entfernung von fast 6 Meilen, als die Explosion stattfand. Weder seine Überreste noch sein Fahrzeug wurden jemals gefunden. Klagen von Familienmitgliedern anderer Opfer haben ergeben, dass die Öffentlichkeit besser hätte geschützt werden müssen.
Das Programm des U.S. Geological Survey zur Einschätzung der vulkanischen Gefahren in diesem Gebiet ist heute im David A. Johnston Cascades Volcano Observatory in Vancouver, Washington, untergebracht.
Geschichte
Vor langer Zeit war die Erde unbewohnbar. Vulkane wüteten, Meteoriten schlugen auf der Erde ein, und Kometen flogen massenhaft durch den Himmel. Geschmolzene Lava floss wie Flüsse und heiße Asche erfüllte die Luft. Erdbeben waren an der Tagesordnung. Die Welt bebte, spuckte, kühlte ab und bildete eine Kruste.
Mehr als 80 Prozent der Erdoberfläche, über und unter den Meeren, wurde durch vulkanische Aktivität geformt. Über einen Zeitraum von Hunderten von Millionen Jahren bildeten die gasförmigen Emissionen der Vulkane die ersten Ozeane und die Atmosphäre, die wiederum die für die Entwicklung und Erhaltung des Lebens wichtigen Bestandteile lieferten.
Vulkanausbrüche erzeugten Berge, Hochebenen und Ebenen und hinterließen ihre Spuren auf der Erdoberfläche. Diese Strukturen verwitterten später zu der heutigen Geografie und lieferten fruchtbaren Boden für den Ackerbau.
Die Menschen versammelten sich in der Nähe von Vulkanen, weil sie dachten, dass ihre Schlafhänge sicher seien. Dies war jedoch nicht unbedingt der Fall. Ein ruhender Vulkan, der durch unterirdische Kräfte neu entfacht wird, kann unglaublich zerstörerisch sein.
Während des Ausbruchs des Vesuvs am 24. August des Jahres 79 n. Chr. wurden zwei Städte so gründlich von heißer Vulkanasche und Staub begraben, dass sie fast 1.700 Jahre lang unentdeckt blieben!
Diese Katastrophe überwältigte die ahnungslosen Bewohner in nur wenigen Stunden. Bei der Eruption des Mount St. Helens wurde der Sachschaden auf 1,2 Milliarden Dollar geschätzt, da die Explosionen von heißem Material und Schlammlawinen 550 Quadratkilometer Wald verwüsteten.
Einige Vulkane sind explosiver als andere, abhängig von der Mischung der vorhandenen Gase oder Dämpfe.
Die wohl schlimmste Explosion der jüngeren Zeit zerstörte am 27. August 1883 die Insel Krakatoa zwischen Sumatra und Java nahezu vollständig. Eine gewaltige Explosion, die über Tausende von Meilen zu hören war, schickte 21 Kubikkilometer (5 Kubikmeilen) Materie in die Luft. Asche fiel über 300.000 Quadratmeilen und beschattete die Umgebung für 21/2 Tage. Der daraus resultierende Staub in der Atmosphäre umkreiste die Erde für Jahre.
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Die Explosionsstärke von Krakatoa war 26-mal so stark wie die größte jemals gezündete 11er-Bombe.
Sowohl Vulkane als auch Erdbeben können Flutwellen (Tsunami) erzeugen. Die Explosion des Krakatoa löste einen Tsunami aus, der in verschiedenen Häfen eine Höhe von 120 Fuß erreichte, 163 Dörfer ertränkte und 40.000 Menschen tötete.
Diese Explosion wurde in der Antike noch übertroffen, als die blühende minoische Zivilisation auf Kreta 1470 v. Chr. durch eine Eruption zerstört wurde, die fünfmal so heftig war wie die Krakatoa-Explosion, begleitet von einem Tsunami, der eine Höhe von 165 Fuß erreichte.
Menschen, die in Küstengebieten leben, sind besonders anfällig für Flutwellen als Begleiterscheinung vulkanischer oder erdbebenartiger Aktivitäten.
Entstehung von Vulkanen
Vulkane bilden sich, wenn Magma – geschmolzenes, gasbeladenes Gestein – sich aus dem Erdmantel nach oben arbeitet, der sich 3 Meilen unter den Ozeanen und 25 Meilen unter der Erdkruste befindet. Weißglühendes Mantelgestein ist etwa 1.800 Meilen dick, steht aber unter hohem Druck und ist daher fest.
Wenn zusätzliche physikalische oder chemische Prozesse das Gestein im oberen Teil des Erdmantels schmelzen, findet das entstehende Magma seinen Weg nach oben durch Öffnungen oder Schlote und bildet Vulkane. Der Begriff Vulkan bezieht sich auch auf die Öffnung oder den Schlot, durch die das geschmolzene Gestein und die Gase ausgestoßen werden.
Gase, die zuvor im geschmolzenen Gestein gelöst waren, werden freigesetzt, wenn sich das Magma der Oberfläche nähert, ähnlich wie Champagner, wenn der Korken entfernt wird. Bei diesen Gasen handelt es sich hauptsächlich um Wasser, aber auch um Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Wasserstoff.
Wenn eine große Menge an Gasen vorhanden ist, kann das geschmolzene Gestein heftig in die Luft explodieren. Wenn wenig Gas vorhanden ist, kann das Magma, jetzt Lava genannt, in nicht explosiven Strömen aus dem Schlot strömen. Wenn die Eruption explosiv ist, können große Fragmente zur Größe des Vulkans beitragen, da sie sich um den Schlot herum ansammeln, ebenso wie Fragmente, die sich hangabwärts bewegen, wenn Asche den Hang hinunterfließt.
Aschepartikel können über viele Kilometer transportiert werden. Sehr feine Partikel können um die ganze Welt transportiert werden. Aufsteigendes Magma enthält Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Kalzium, Natrium, Kalium, Titan und Mangan. Wenn es abkühlt, wird es zu magmatischem, feuerförmigem Gestein.
Lava ist rotglühend (gemessen bei 2.200 Grad F), wenn sie sich aus einem Schlot ergießt oder herausschießt. Ihre Konsistenz kann die von heißem Teer, dickem Honig oder pastösen, blockigen Massen vor dem Abkühlen sein, wenn sie sich dunkelrot färbt, grau, schwarz, oder eine andere Farbe. Der Inhalt der Lava variiert von Ort zu Ort, abhängig von der zugrunde liegenden Zusammensetzung der Erde.
Arten von Vulkanen
Es gibt vier Haupttypen von Vulkanen: Schlackenkegel, Verbundvulkane, Schildvulkane und Lavadome.
Schlackenkegel
Schlackenkegel sind die einfachsten und bestehen aus Partikeln und Klumpen erstarrter Lava, die aus einem einzigen Schlot ausgestoßen werden. Sie ragen selten 1.000 Fuß über ihre Umgebung hinaus. Diese schüsselförmigen Krater sind im Westen Nordamerikas zahlreich. Die Reihenfolge der Ereignisse ist Eruption, Bildung von Kegel und Krater, dann Lavastrom.
Zusammengesetzte Kompositvulkane werden manchmal auch als Stratovulkane bezeichnet und können sich bis zu einer Höhe von 8.000 Fuß über ihre Basis erheben. Sie sind charakteristisch steil und bestehen aus symmetrischen Lavaströmen, vulkanischer Asche, Schlacke und Blöcken. Beispiele sind der japanische Mount Fuji, Mount Shasta in Kalifornien, Mount Hood in Oregon sowie Mount St. Helens und Mount Rainier in Washington.
Der Krater auf dem Gipfel enthält einen zentralen Schlot oder eine Gruppe von Schloten. Lava fließt entweder durch Brüche in der Kraterwand oder aus Spalten an den Flanken des Kegels und baut den Kegel auf.
Wenn der Vulkan ruht, beginnt die Erosion, den Kegel abzufressen und einen vulkanischen „Pfropfen“ zu bilden. Der Crater Lake in Oregon ist eine Depression oder Caldera, die entstand, als die Spitze dieses zusammengesetzten Vulkans durch wiederholte Explosionen und Lavaabfluss kollabierte.
Schildvulkane
Schildvulkane hingegen bestehen fast vollständig aus flüssigen Lavaströmen, die in alle Richtungen fließen. In Nordkalifornien und Oregon können diese riesigen Strukturen Durchmesser von 3 oder 4 Meilen und Höhen von 1.500 bis 2.000 Fuß haben.
Der Mauna Loa, der größte aktive Vulkan der Welt, ragt 13.677 Fuß über den Meeresspiegel und erreicht eine Höhe von 28.000 Fuß über dem Grund des Ozeans. Die Hawaii-Inseln wurden durch lineare Ketten dieser Art von Eruptionen geschaffen.
Bei einigen Eruptionen von Schildvulkanen sickert basaltische Lava (hartes, dichtes, dunkles Vulkangestein) aus langen Spalten im Schlot und bildet Lavaplateaus wie im südöstlichen Washington, im östlichen Oregon und im südlichen Idaho. Entlang des Snake River in Idaho kann man Lavaströme von mehr als einer Meile Dicke beobachten.
Lava-Kuppeln
Lavadome wachsen durch Ausdehnung von innen, da die Lava zu zähflüssig ist, um über eine größere Entfernung zu fließen. Die Lava türmt sich einfach um den Schlot herum auf. Dome entstehen häufig huckepack in Kratern großer zusammengesetzter Vulkane.
Lassen Peak und Mono Domes in Kalifornien sind Beispiele dafür. Lavadome können trügerisch friedlich sein. Im Jahr 1902 kostete der Ausbruch des Mount Pelee, der von einem Strom aus Asche, glühenden Gasen und vulkanischem Staub mit 100 km/h begleitet wurde, 30.000 Menschen das Leben.
U-Boote
Im flachen offenen Ozean kann es zu heftigen Dampfexplosionen kommen. Ungehemmt durch den in großer Tiefe herrschenden Wasserdruck können Vulkane, die denen an Land sehr ähnlich sind, durch die heftige Wechselwirkung zwischen heißer Lava und Meerwasser gewaltige explosive Emissionen ausstoßen.
Die berühmten „schwarzen Sandstrände“ von Hawaii sind auf diese Weise entstanden.
Geysire, Fumarolen und heiße Quellen befinden sich in Gebieten mit junger vulkanischer Aktivität.
Geysire entstehen, wenn Oberflächenwasser in Hochtemperaturregionen in der Nähe eines Magmareservoirs nach unten sickert, erhitzt wird und dann durch Spalten und Risse in der Oberfläche zurück an die Oberfläche schießt.
Fumarolen (Solfataren) emittieren Gemische aus Dampf und anderen Gasen, die auch Schwefel enthalten.
Heiße Quellen variieren in ihrer Temperatur im Hinblick darauf, wie viel Wärme durch die Verbindung mit dem unterirdischen Thermalgebiet zugeführt wird und in welchem Maße das erhitzte Wasser dann durch kühles Grundwasser näher an der Oberfläche verdünnt wird.
Gefährdet
Es gibt mehr als 500 aktive Vulkane auf der Welt, davon 50 in den Vereinigten Staaten. Ein aktiver Vulkan ist ein Vulkan, der mindestens einmal in der aufgezeichneten Geschichte ausgebrochen ist.
Die meisten aktiven Vulkane befinden sich entlang oder in der Nähe der Ränder der Kontinente der Erde. Mehr als die Hälfte grenzen an den Pazifischen Ozean und sind als „Ring of Fire“ bekannt.
Plattentektonik
Es ist eine allgemein akzeptierte Theorie, dass es einen Zusammenhang zwischen der Lage von Vulkanen und der Beschaffenheit der Erdoberfläche gibt, die in eine Reihe von sich verschiebenden, gleitenden Platten, die bis zu 50 Meilen dick sind, unterteilt ist.
Wenn sich die Platten bewegen, sind sie anfällig für Druckanstiege entlang ihrer Grenzen. Die Plattenbewegung wird erforscht, mit dem Zwischenergebnis, dass sich nicht alle Platten gleich bewegen. Einige rotieren wie riesige Lazy Susans zwischen anderen Strukturen.
Auch Vulkane scheinen nicht immer durch die Nahtstellen dieser Platten auszubrechen. Die Hawaii-Inseln scheinen durch einen „heißen Fleck“ entstanden zu sein, der sich viele Male durch die Mitte einer sich nach Nordwesten bewegenden pazifischen Platte brannte, während sie vorbeizog.
Viele der vulkanischen Stätten im Nordwesten der USA befinden sich jedoch in der Nähe des Schnittpunkts der Platten.
Gefährdungsbeurteilung
Das Volcano Hazards Program des U.S. Geological Survey, angeregt durch die Tragödien am Mount St. Helens, betrachtet 33 Vulkane in den USA als „potentiell aktiv und wahrscheinlich in der Zukunft ausbrechend.“
Der USGS überwacht alle Anzeichen vulkanischer Aktivität und schätzt mögliche Gefahren ein. Die Überwachung des Mount St. Helens dient als Modell für die Erkennung möglicher Ausbrüche an anderen Orten. Dieser Prozess umfasst die Messung von Veränderungen an der Oberfläche, die Untersuchung von Erdbeben, die unter dem Vulkan entstehen, und die Untersuchung von Veränderungen der Gasemissionen, die mit der unterirdischen Bewegung des Magmas einhergehen.
Messung
Kurz nach der Explosion des Mount St. Helens bauten Geologen ein Vermessungsnetz auf, um die Veränderungen zu erfassen, die für die Vorhersage weiterer Ausbrüche wichtig sind. Sie suchten nach verräterischen Ausbuchtungen, die bedeuten, dass das Magma im Schlot des Vulkans auf gefährliche Werte anschwillt.
Mit elektronischen Entfernungsmessern und anderen Geräten zeichneten sie auf einer Zeitbasis die Verschiebung von Bodenrissen, Überschiebungsfehlern und Kuppelwachstum auf. Eine allmähliche Veränderung, die sich zu beschleunigen begann, wurde die Grundlage für relativ langfristige Vorhersagen.
Sowohl Bodenrisse als auch Überschiebungsstörungen entwickeln sich kontinuierlich vor Eruptionen, und der Kraterboden beginnt sich zu neigen.
Ein elektronisches Gerät namens Tiltmeter war bei der Vorhersage der Eruptionen von 1981-82 hilfreich. Die Messung des Lavadoms auf diese „verräterischen Ausbuchtungen“ lieferte ebenfalls einen aussagekräftigen Vorhersagewert für die Aktivität: Die Ausdehnung, die sich mit etwa 2 Zentimetern pro Tag bewegte, erhöhte sich am Tag vor einer Eruption am 14. Mai 1982 auf etwa 200 Zentimeter pro Tag.
Erdbeben
Erdbeben und Vulkane sind miteinander verwandt. Wissenschaftler lernen, die Muster der Erdbebenaktivität zu erkennen, die der vulkanischen Aktivität vorausgehen und sie begleiten.
Am Mount St. Helens sind vier Haupttypen von Seismogrammen erkannt worden:
1. Tiefe Erdbeben und solche, die vom Vulkan entfernt sind, was hochfrequente Signaturen und scharfe Ankünfte erzeugt;
2. Flache Erdbeben, die weniger als 3 Kilometer unter der Kuppel liegen;
3. Oberflächenereignisse wie Felsstürze und Lawinen
4. Harmonischer Tremor, ein lang anhaltendes rhythmisches Signal, das oft mit aktiven Vulkanen in Verbindung gebracht wird.
Die seismische Überwachung war hilfreich bei der Erstellung von Vorhersagen, ist aber immer noch nicht vollständig verstanden. Die Forschung wird fortgesetzt.
Gasemission
Studien darüber, wie verschiedene Gase mit Eruptionsstilen zusammenhängen, können eine Grundlage für den Schutz der Öffentlichkeit bilden. Es wurde festgestellt, dass erhöhte Raten von Schwefeldioxidemissionen auftreten, wenn eine Ladung von Magma zur Oberfläche aufsteigt. Man nimmt an, dass auch Änderungen der Wasserstoffkonzentration einen wichtigen Einfluss haben.
Andere Standorte
An anderen Vulkanen in der Cascade Range wurden Messnetze und Neigungsstationen eingerichtet:
– Mount Baker und Mount Rainier in Washington
– Mount Hood und Crater Lake in Oregon
– und Mount Shasta und Lassen Peak in Nordkalifornien.
Die Messungen an diesen Gipfeln erfolgen in 3-Jahres-Intervallen, es sei denn, es gibt einen Grund, Ereignisse häufiger zu messen. Die Erdbebenüberwachung erfolgt kontinuierlich. Das Gebiet Long Valley-Mono Lake in der Nähe von Mammoth Lake, Kalifornien, steht unter Beobachtung, weil Anzeichen für eine frische Magma-Intrusion festgestellt wurden, die sich in den letzten fünf Jahren um mindestens 13 Zoll aus dem Calderaboden nach oben gewölbt hat.
Computer
Neben all dieser Überwachung und Forschung haben verschiedene Datenbankcomputer einige beunruhigende Zusammenhänge zwischen der Dauer der Ruhe eines Vulkans und der Explosivität seines Ausbruchs hergestellt. Die zerstörerischsten und verlustreichsten Explosionen haben die größten dazwischen liegenden Zeitintervalle.
Auswirkungen von zerstörerischen Vulkanen
Zusätzlich zu den offensichtlichen primären Auswirkungen einer Explosion oder eines Lavastroms gibt es weitreichende Folgen wie die Zerstörung der Vegetation, Schlammlawinen und das Wetter.
Die ursprüngliche Mount St. Helens-Katastrophe hat Bäume von den meisten Berghängen im Umkreis von 11 Kilometern nördlich des Vulkans entfernt und fast die gesamte Vegetation bis zu 20 Kilometer in einem 180-Grad-Bogen nördlich des Berges eingeebnet.
In Flüssen abgelagerter vulkanischer Schutt erhöhte die Wahrscheinlichkeit von Überschwemmungen, ebenso wie Schlammlawinen. Eine Trümmerlawine bedeckte einen nahe gelegenen Talboden mit bis zu 180 Metern an verschiedenen vulkanischen Produkten.
Das U.S. Army Corps of Engineers wurde hinzugezogen, um die Gefahr von Überschwemmungen zu verringern. Wissenschaftler untersuchen auch die Auswirkungen von Vulkanausbrüchen auf das Wetter und auf andere Phänomene wie den El-Nino-Wärmeeffekt, insbesondere in Bezug auf Schwefeldioxid in der Atmosphäre. Einige sagen, dass es eine klare Beziehung zwischen Eruptionen und kälterem Wetter gibt: andere glauben, dass es zu viele Variablen gibt, um eine reine Ursache-Wirkungs-Beziehung herzustellen.
Die American Lung Association ist besorgt über die Auswirkungen der Vulkanasche, insbesondere auf Personen mit empfindlichen Atemwegen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Gefahr von Cristobalit in der Asche gelegt, dessen harte Partikel, über einen langen Zeitraum eingeatmet, Silikose verursachen können.
Zu dieser Erkrankung gehören Atemprobleme, Gewichtsverlust, Fieber und Husten. Die Washington Lung Association drängte die Menschen in den Fallout-Gebieten, Gesichtsmasken zu tragen, wenn sie gezwungen sind, sich im Staub zu bewegen.
Vorsichtsmaßnahmen
Selbst bei all den Forschungen und Überwachungen, die zu Vulkanausbrüchen durchgeführt werden, hat niemand alle Antworten. Wenn Sie sich in einer Notsituation befinden, die durch einen solchen Ausbruch oder eine bevorstehende Eruption verursacht wird, befolgen Sie die Anweisungen der Behörden.
Versuchen Sie nicht, sich der Aktivität näher zu nähern als empfohlen. Wenn Sie in einem vulkanischen Gebiet leben, achten Sie auf jede sich entwickelnde vulkanische Aktivität. Machen Sie sich mit den Notfallverfahren und -routen vertraut. Kurz gesagt, ein Überlebenskünstler sollte wissen, wann und wie er evakuiert werden muss.
Potenziell zerstörerische Vulkane in den Vereinigten Staaten:
Alaska
– Augustine-Vulkan
– Aleutische Vulkane
– Iliamna-Vulkan
– Katmai-Vulkan
– Berg Spurr
– Berg Wrangell
– Berg Edgecombe
– Redoubt Vulkan
Arizona
– San-Francisco-Spitze
Kalifornien
– Clear Lake Vulkane
– Coso-Vulkane
– Lassen Peak
– Long Valley Caldera
– Medicine Lake Vulkan
– Mono-Inyo-Krater
– Mount Shasta
Hawaii
– Haleakala
– Hualalai
– Kilauea
– Mauna Loa
New Mexiko
– Socorro
Oregon
– Crater Lake
– Newberry Vulkan
– Mount Jefferson
– Berg Hood
– Berg McLoughlin
– Three Sisters
Washington
– Berg Baker
– Berg Adams
– Gletscherspitze
– Mount Rainier
– Berg St. Helens
Wyoming
– Yellowstone Caldera
Abschließend
Vulkane sind eine reale Gefahr, die unsere Welt auf den Kopf stellen kann. Wir denken selten über die Gefahren von Vulkanen nach, da die meisten Menschen uninformiert sind und nicht wissen, was es bedeutet, in der Nähe von Vulkanen zu leben.
Wenn wir uns historische Ereignisse wie die Explosion des Krakatoa ansehen, werden wir alle anerkennen, dass ein Vulkanausbruch ein zerstörerisches Ereignis ist, dem wir nicht entkommen können. Dieser informative Artikel versorgt Sie mit wesentlichen Informationen und ermöglicht es Ihnen, dieses Thema weiter zu erforschen, wenn Sie es wünschen.
