Ein neuer Weg, um einen Tsunami auszulösen: historische Aufzeichnungen und neue Daten

Die Gefahr unter Wasser

Vulkanische Ausbrüche sind immer gewaltig, aber besonders gefährlich unter Wasser, wo Ursache und Wirkung miteinander verflochten sein können und sich gegenseitig befeuern. Eine kürzlich in Nature Communications veröffentlichte Studie veranschaulicht dies eindrücklich und nutzt neue Bildgebungsdaten und Simulationen, um die undurchsichtigen Ereignisse unter dem Ägäischen Meer zu rekonstruieren, die 1650 einen destruktiven Tsunami verursachten. Die Ergebnisse könnten laut den Forschern dazu beitragen, Tsunami-Warnsysteme wirksamer zu machen, da zuverlässige Frühwarnungen von einem Verständnis für das Wesen von Unterwasservulkanen abhängen.

Der Vulkan Kolumbo, dessen Ausbruch mit dem Tsunami von 1650 in Verbindung steht, ist Teil einer berüchtigten Familie von Vulkaninseln und Unterwasservulkanen, die zusammen als die Hellenic Arc bekannt sind. Am berüchtigtsten ist Thera, oder Santorin, dessen katastrophaler Ausbruch um 1600 v.Chr. die minoische Zivilisation verwüstete und auf den Listen möglicher Standorte für die verlorene Stadt Atlantis immer wieder auftaucht. Obwohl der Ausbruch von Kolumbo im 17. Jahrhundert weit kleiner war, löste er einen 20 Meter hohen Tsunami auf der Insel Ios aus, etwa zwölf Meilen nördlich.

Die Rekonstruktion vergangener Ereignisse

Die neue Studie kombiniert Augenzeugenberichte des Tsunamis von 1650 – darunter Beobachtungen von Santorin, dass sich vor dem Eintreffen der Welle das Meer zurückgezogen hatte – mit detaillierten Karten der Meeresbodenform, Bildern des Vulkaninneren anhand von seismischen Wellendaten, Fotos des Kraters, die von einem ferngesteuerten U-Boot aufgenommen wurden, und Computermodellen, wie Tsunamis entstehen. Wissenschaftler haben zuvor vulkanbezogene Tsunamis auf unterseeische Erdbeben zurückgeführt, die durch das Magma unter dem Meeresboden ausgelöst wurden, oder auf eine explosive Gasentladung oder den Einsturz eines Vulkans nach dem Ausstoß seines geschmolzenen Inhalts – oder eine albtraumhafte Kombination davon.

Die neuen Daten, die von Kolumbo gesammelt wurden, deuten jedoch auf ein anderes überzeugendes Szenario hin, das eine Welle mit der Höhe und Kraft, wie sie in historischen Aufzeichnungen beschrieben werden, erklären könnte: der Einsturz einer Flanke des Vulkans in eine massive Unterwasserlawine. Die Meeresbodenkarte zeigt eine Reihe von Terrassen auf der Nordwestseite des Vulkans. Wahrscheinlich würden sie entstehen, wenn ein riesiges Volumen an Material den Hang des Vulkans hinab rutschen und sich wie bei einer Kettenreaktionskarambolage auf einer Autobahn übereinander stapeln würde. Nach seismischer Bildgebung des Vulkans, die seine innere Struktur offenbart, verursachten Fehler in lockerem vulkanischem Sediment die Bildung der Terrassen. Paradoxerweise legen die Forscher jedoch nahe, dass dieser kolossale Unterwasserhangrutsch nicht nur das Resultat war, sondern auch eine Ursache des Ausbruchs von Kolumbo.

Irgendwann in den Jahren vor dem Tsunami begann Kolumbo, kleine Ausbrüche von gasigem Magma zu haben, das pulverigen Asche ausspie. Dieses lockere Material begann sich instabil auf der Asche und den zerbrochenen Gesteinen früherer Eruptionen an den Flanken des Vulkans anzusammeln. Eines Tages brach dann ein großes Massiv auf der Nordwestseite vom Gipfel ab und rutschte hinunter. Diese dramatische Verlagerung von Material ließ einen Hohlraum entstehen, den das darüberliegende Meerwasser füllte, und setzte eine gigantische Welle in Bewegung, die sich zu benachbarten Inseln ausbreitete, wo das Meer kurzzeitig zurückwich, bevor es mit großer Wucht an die Küsten schlug und Ios am stärksten traf.

Parallel dazu destabilisierte die plötzliche Entfernung von so viel Gewicht von der Oberfläche des Vulkans selbst die Magmakammer tief im Inneren, wie eine gigantische, tödliche Champagnerflasche, die entkorkt wurde. Kohlendioxid und andere Gase, die im Magma gelöst waren, als der vulkanische "Deckel" noch aufsaß, strömten gewaltsam heraus. Dies senkte wiederum abrupt die Dichte des Magmas und trieb es an die Oberfläche in einer Explosion, die zehnmal größer war als der Ausbruch des Mount Saint Helens im Bundesstaat Washington im Jahr 1980 und die Energie von 25.000 Atombomben freisetzte.

Die Autoren betonen, dass dieses Szenario, in dem eine Reihe von bescheidenen, gasförmigen Ausbrüchen eine Kette verheerender Ereignisse in Gang setzte, eine ernüchternde Lehre für jene ist, die versuchen, die Öffentlichkeit vor Naturkatastrophen zu schützen. Manchmal geben Vulkane, wie unbeständige Menschen, keinen klaren Hinweis darauf, was sie als Nächstes tun werden. Auch der Klimawandel könnte einen größeren Einfluss auf den Vulkanismus haben als bisher gedacht. Die Herausforderung für die Tsunami-Vorhersage besteht darin, zu erkennen, welche Vulkane ruhig ablassen und bei welchen die Kontrolle zu fehlen scheint.

Quelle: Karstens, J., Crutchley, G.J., Hansteen, T.H. et al. Cascading events during the 1650 tsunamigenic eruption of Kolumbo volcano. Nat Commun 14, 6606 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42261-y