Onderzoekers volgen groei: De geboorte van vulkanen

Al kort nadat vulkanen zijn ingestort, bouwen ze zichzelf weer op. Onderzoekers hebben dat proces gereconstrueerd door ruim 60 jaar vulkaangegevens te verzamelen. Dit moet het aantal slachtoffers van toekomstige natuurrampen tot een minimum beperken.

Al kort nadat vulkanen zijn ingestort, bouwen ze zichzelf weer op. Onderzoekers hebben dat proces gereconstrueerd door ruim 60 jaar vulkaangegevens te verzamelen. Dit moet het aantal slachtoffers van toekomstige natuurrampen tot een minimum beperken.

Ivan Koulakov

Het is al een paar uur nacht, maar het zand op het Indonesische strand Tanjung Lesung is nog warm. Op een podium aan het water speelt de poprockband Seventeen. Het publiek klapt mee.

Een paar tellen later is alles chaos: een metershoge watermuur dondert onaangekondigd over het strand en sleurt alles mee.

Als de zon op 22 december 2018 opkomt boven de ruïnes van de toeristische plaatsjes, zijn zeker 420 mensen omgekomen. Onder de slachtoffers zijn bijna alle muzikanten van Seventeen. Alleen de leadzanger overleeft als door een wonder.

De oorzaak van de golf was een plotselinge gigantische aardverschuiving van materiaal van de vulkaan Anak Krakatau, die uitbarstte.

De Anak Krakatau ligt tussen drie eilanden voor de kust van Java en Sumatra. Door de locatie zijn veel mensen aan de omliggende kusten in levensgevaar als een uitbarsting een tsunami veroorzaakt.

© Sentinel-2/MDPI/Lotte Fredslund

Rotsblokken stortten van de vulkaan af in zee en brachten al hun energie over op het water, dat verrees in een tsunami en zonder waarschuwing koers zette naar de dichtstbijzijnde kusten.

Nu heeft een onderzoeksteam ruim 60 jaar aan gegevens verzameld over de ineenstorting van vulkanen en de manier waarop ze zich weer opbouwen. Die kennis moet ervoor zorgen dat natuurrampen zoals die bij het strand Tanjung Lesung nooit meer voorkomen.

Vulkaan geeft levenscyclus prijs

Aardverschuivingen zoals die van Anak Krakatau vormen niet het enige gevaar van vulkanen wanneer de druk van het magma toeneemt.

Vaak komt de uitbarsting als een verrassing, ook al zijn onderzoekers de afgelopen decennia beter geworden in het interpreteren van kleine aardbevingen, gaslekken en veranderde bodemhoogten – allemaal kenmerken die het beeld schetsen van een berg op de rand van een inzinking.

Waar het wetenschappers tot dusverre echter aan ontbrak, was het inzicht in de cyclus die veel vulkanen doormaken: van een gigantische uitbarsting waarbij de halve berg in zee stort of de hele vulkaankegel verdwijnt tot het moment waarop de vulkaan na honderden of duizenden jaren weer op hol slaat.

Daarom hebben Russische en Duitse onderzoekers onder leiding van geoloog Alina Sjevtsjenko van het Helmholtz Center in Potsdam, Duitsland, nu voor het eerst bestudeerd hoe een vulkaan zijn kegel heropbouwt.

Vulkanen bevatten arsenaal aan wapens

Een tijdige waarschuwing aan de lokale bevolking redt levens wanneer een vulkaan zich opmaakt om verzengende lava, gigantische golven en giftige gassen op zijn omgeving af te sturen.

De circa 3 kilometer hoge vulkaan Bezymjanny is een van de meest actieve op aarde. Hij bevindt zich op het schiereiland Kamtsjatka in het oosten van Azië en barst vrijwel constant uit. Het is dan ook een van de circa 15 ‘laboratoriumvulkanen’ op aarde, die onderzoekers nauwlettend volgen.

Andere vulkanen op de lijst zijn bekender, zoals de Etna, Vesuvius, Mount Saint Helens en Fujiyama..

Twee lavakoepels doemen op

In 1956 blies de oude Bezymjanny zichzelf op. Het hele oostelijke deel van de vulkaan en 700.000.000 kubieke meter rots verdwenen. Maar al kort daarna was de Bezymjanny bezig zichzelf weer op te bouwen.

En het gaat zo snel dat de vulkaan volgens onderzoekers over 10 of 15 jaar al dezelfde grootte en hoogte zal hebben als in 1956, en dan is hij waarschijnlijk klaar voor een nieuwe zware uitbarsting.

Met andere woorden, hij heeft in korte tijd een volledige levenscyclus doorlopen – veel sneller dan de gemiddelde vulkaan.

De Bezymjanny is een van de meest actieve vulkanen op aarde, wat hem zo interessant maakt voor wetenschappers. In ruim 60 jaar heeft de Bezymjanny zichzelf grotendeels heropgebouwd nadat in 1956 de hele oostflank werd weggeblazen.

© GFZ

1. Twee lavakoepels voeren iets in hun schild

In maart 1956 explodeert de Bezymjanny, maar al in augustus van dat jaar merken Russische geologen dat er twee kleine lavakoepels zijn ontstaan in de kraterresten.

© GFZ

2. Nieuwe top wordt gevormd

De koepels worden gevormd door gedeeltelijk gestolde lava. Door de druk van onderaf groeien ze de komende decennia uit tot een nieuwe top met een nieuwe krater.

© GFZ

3. Vulkaan heeft zich hersteld

In april 2019 zijn de effecten van de uitbarsting van 63 jaar eerder grotendeels onzichtbaar. De vulkaan groeit gemiddeld ruim 15.500 kubieke meter per dag.

Alina Sjevtsjenko en haar team hebben alle gegevens van de Bezymjanny in detail bekeken. Er is een groot archief bijgehouden, al vóór de Sovjettijd, met foto’s en andere geografische en geologische gegevens. Aan de hand daarvan en recente satellietfoto’s kon het team de levensloop van een actieve vulkaan in een ongekende mate van detail reconstrueren, wat uniek is.

De onderzoekers lieten zien hoe de Bezymjanny al in de maanden na de instorting in 1956 begon met het bouwen van een nieuwe kegel uit twee nieuwe vulkanische pijpen met zo’n 400 meter ertussen. Uit de pijpen lekte magma weg, dat uiteindelijk twee zogeheten lavakoepels vormde.

Tot halverwege de jaren 1970 groeiden de koepels en trokken de vulkanische pijpen naar elkaar toe, waardoor de afstand slonk tot 200 meter.

Kort na 2000 waren de twee pijpen met elkaar vergroeid en vormden ze weer een centrale kraterbuis, omgeven door een vrijwel symmetrische vulkanische kegel zoals voor de uitbarsting in 1956.

Alarm bij instorting van de flank

De onderzoeken tonen ook aan dat wisselende lagen as en lava de nieuwe kegel van de Bezymjanny stabiliseren. Hieruit, en uit gegevens van de nabijgelegen vulkaan Sjiveloetsj, die geen nieuwe kegel weet op te bouwen, blijkt wanneer vulkanen stabiel of juist kwetsbaar zijn. Die kennis is cruciaal voor het voorspellen van instortingen van de flank, zoals bij de Bezymjanny in 1956 en de Anak Krakatau in 2018.

Daarbij schuift een hele zijde van de vulkaan weg, en als die in zee stort, is een tsunami het gevolg. Daarom vormen dergelijke instortingen een van de meest dodelijke vulkanische gevaren.

De Indonesische vulkaan Anak Krakatau barstte in 2018 uit en veroorzaakte een dodelijke tsunami toen de flanken instortten. Daarna was de vulkaan nog maar een derde zo groot.

© Nurul Hidayat/Bisnis Indonesia/EPA/Ritzau Scanpix

De naam ‘Anak Krakatau’ betekent ‘kind van de Krakatau’ en verwijst precies naar de heropbouw van de vulkaan. De oorspronkelijke vulkaan, de Krakatau, doodde in 1883 meer dan 36.000 mensen – voornamelijk omdat de flank instortte en een tsunami veroorzaakte.

Nieuwe kennis komt van pas in Hawaï

Wereldwijd zijn er vulkanen waarvan de flanken dreigen in te storten. Sommige daarvan behoren zelfs tot de gevaarlijkste ter wereld, en kunnen net zo veel schade aanrichten als de Krakatau in 1883.

Een van de vulkanen waar wetenschappers speciale aandacht aan besteden, is de Kīlauea aan de zuidoostkust van Hawaï. Hij steekt net boven het water uit, maar onder de golven strekt zich een enorme, instabiele vulkaan uit.

Nu al schuift de zuidflank – Hilina Slump genaamd – circa 10 centimeter per jaar weg. De angst is dat de aardverschuiving versnelt door de druk van nieuw magma en de zwaartekracht, en dat de flanken instorten.

Vijf dodelijke uitbarstingen schreven geschiedenis

Jaarlijks sterven gemiddeld ruim 1000 mensen als gevolg van vulkaanuitbarstingen. Het aantal dodelijke incidenten is klein, maar er komen wel veel mensen bij om.

1815: Tambora, Indonesië

92.000 doden. Hoofdoorzaak: hongersnood.

1883: Krakatau, Indonesië

36.417 doden. Hoofdoorzaak: tsunami.

1902: Mt. Pelée, Martinique

29.025 doden. Hoofdoorzaak: asstroom.

1985: Nevado del Ruiz, Colombia

23.000 doden. Hoofdoorzaak: modderlawine.

1792: Unzen, Japan

14.300 doden. Hoofdoorzaak: explosie, tsunami.

Een instorting van de flank van de Kīlauea vormt een enorme bedreiging voor Hawaï zelf, maar de energie van een tsunami zal zich ook over een zeer groot stuk zee kunnen verspreiden.

Uit sommige berekeningen blijkt dat de golven 3 tot 5 meter hoog kunnen worden als ze de westkust van de VS bereiken, maar nieuwere modellen houden het op 1 meter hoogte. Andere vulkanen waarvan de flanken kunnen instorten, bevinden zich echter veel dichter bij dichtbevolkte gebieden dan de Kīlauea. Dit geldt met name voor de Teide op Tenerife, waar een tsunami West-Europa zou kunnen verwoesten.

Het verbeterde inzicht in het binnenste en de levenscyclus van vulkanen is essentiële informatie voor de meer dan 500.000.000 mensen die het risico trotseren en in de schaduw van de vuurspuwende bergen van de planeet leven.

De vulkaan biedt hun vruchtbare landbouwgrond, warm water en energie. De prijs is een eeuwige dreiging van een zware, verwoestende uitbarsting.

Maar of de flank van de Kīlauea of van een andere vulkaan instort, de Bezymjanny heeft zijn bijdrage geleverd aan het tijdig kunnen voorspellen van de natuurramp.