Vulkanausbruch Der lange Weg der Asche

SAN FRANCISCO, 16. April. Satellitenaufnahmen zeigen derzeit über dem Nordatlantik ein bräunlich schimmerndes schmales Band. Auf einem Bild des amerikanischen Terra-Satelliten erstreckt es sich von der Südspitze Islands über die Färöer- und Shetland-Inseln bis an die norwegische Küste. Auf einem Foto wiederum, das der italienische Vulkanologe Marco Fulle jetzt aus dem Hubschrauber schoss, erscheint die Wolke unmittelbar über dem Gletscher schwarz, aufquellend und bedrohlich. Beide Bilder zeigen die Asche des Eyjafjalla, des bislang unscheinbaren Vulkans, der unter einem Gletscher - isländisch "Jökull" - schlummert und dessen Auswirkungen nach seinem Ausbruch vom Mittwoch bis aufs europäische Festland reichen.

Abgesehen von wenigen Ausnahmen, gibt es so gut wie keine Vulkaneruption an Land, bei der keine Asche entsteht. Dabei ist dieser Ausdruck eigentlich irreführend, denn vulkanische Asche hat nichts mit den Verbrennungsrückständen in einem Kohleofen oder in einem mit Holz befeuerten Kamin tun. Während eines Ausbruchs verbrennt nämlich im Schlot eines Vulkans nichts. Vielmehr steigt glühendes, also flüssiges Magma aus der Erdkruste nach oben. Wie in jeder Flüssigkeit sind auch im Magma Gase gelöst. Solange sich das Magma tief in der Erdkruste befindet, ist der auf die Schmelze wirkende Druck so hoch, dass die Gase darin gelöst bleiben. Weil beim Aufstieg des Magmas der Druck aber abfällt, wird ein Vulkanausbruch oft mit dem Öffnen einer Sektflasche verglichen. Sobald man nämlich den Korken aus dem Flaschenhals entfernt, entspannt sich der Druck in der Flasche schlagartig, und das im Sekt enthaltene Kohlendioxid entweicht schäumend unter großem Getöse.

Partikel verschiedener Größe

So wie das Gas im Schaumwein dabei viel Flüssigkeit aus der Flasche sprudeln lässt, reißt auch das aus dem Vulkanschlot entweichende Gas viel Magma mit. Das Magma beginnt zu schäumen und wird dabei in Milliarden kleiner Partikeln zerfetzt. Wenn diese Teilchen in der Luft abkühlen und erstarren, bilden sich die dunklen Wolken, die bei starken Eruptionen über fast jedem Vulkan stehen.

Diese Partikeln haben keine einheitliche Größe. Manche Teile können faustgroß sein, andere wenige Millimeter groß, wieder andere so fein wie Staub. Die Geologen kennen für diese verschiedenen Partikeln Wörter wie Vulkanschlacke, Tephra, Lapilli, Tuff oder Bims.

Die größeren Teilchen regnen in der Nähe des Vulkanschlots aus der Wolke. Die vielen Schlackenkegel in der Eifel sind auf diese Weise entstanden. Auch in Island kann man stundenlang über riesige Felder aus vulkanischen Teilchen in der Größe von Murmeln wandern. Die feineren Teilchen werden vom Wind verweht und landen als Körner oder Staub oft Dutzende Kilometer weit vom Vulkankrater entfernt auf Wiesen und Feldern. Wegen seines hohen Mineralgehalts ist dieser Staub ein hervorragendes Düngemittel.

Je nach der Kraft des Ausbruchs und den gerade über einem eruptierenden Vulkan herrschenden Winden können die feineren Partikeln von weniger als einem Millimeter Größe bis hoch in die Luft geschleudert werden. Genau das geschah jetzt mit den Teilchen aus dem Eyjafjalla. Der ursprüngliche Druck im Magma war so hoch, dass die Partikeln bis in knapp zehn Kilometer Höhe geschleudert wurden, wo sie der aus Nordwest über dem Atlantik wehende Wind in Richtung europäisches Festland trug.

Auf den Schmelzpunkt kommt es an

Angesichts des sehr schmalen Bandes aus dieser feinen Vulkanasche erscheint es wie eine Überreaktion, den europäischen Luftraum zu sperren. Aber mit der feinen Asche ist nicht zu spaßen. Sie setzt nämlich die Luftfilter, Sensoren und Staurohre jener Flugzeuge zu, die sie durchfliegen. Die schlimmste Wirkung hat sie aber auf die Düsentriebwerke, die wegen der Asche ausfallen können und dann keinen Schub mehr liefern. Triebwerke überstehen übrigens Sandstürme ohne größere Schäden, während Vulkanasche zu ihrem Ausfall führen kann. Denn sie hat einen Schmelzpunkt von weniger als 1000 Grad. Wüstensand besteht dagegen im Wesentlichen aus Quarz, der erst bei mehr als 1600 Grad schmilzt. In der Brennkammer von Jet-Triebwerken herrschen Temperaturen von bis zu 1300 Grad.

Sand strömt deshalb nahezu unbeeinflusst durch das Triebwerk. Saugt das Triebwerk aber Vulkanasche an, schmilzt ein Teil davon in der Brennkammer, kondensiert anschließend im kälteren Teil der Turbine und lagert sich dort als dicker Belag ab. Die dabei entstehende Verengung reicht aus, um den Luftstrom durch das Triebwerk zu unterbrechen. Es bleibt in einem "Compressor Stall" stehen. Um solche Ausfälle und damit mögliche Abstürze und Notlandungen zu vermeiden, entschlossen sich die Behörden zur Sperrung der Lufträume. Im Laufe der Zeit verdünnt sich die Aschewolke aber immer mehr, und viele Partikeln werden mit dem Regen ausgewaschen.

Wirkungen auf Wetter und Klima

Bei ganz schweren Vulkanausbrüchen können die feinsten Partikeln von einigen Mikrometern Größe über die Zone des Wettergeschehens hinaus bis in die Stratosphäre geschleudert werden. Dort können sie einen Teil des Sonnenlichtes blockieren. Das wiederum hat eine messbare Abkühlung der Lufttemperatur zur Folge und kann sogar zu Klimaänderungen führen. So gelten die Jahre 1815 und 1816 auf der Nordhalbkugel als "Jahre ohne Sommer". Damals war der indonesische Vulkan Tambora in der gewaltigsten Eruption der Geschichte explodiert und hatte riesige Mengen Staub in die Stratosphäre geschleudert. Missernten in Europa waren die Folgen, und in Neuengland schneite es damals sogar noch im Juni. Atmosphärenforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt machen mit ihren Satelliten-Instrumenten auch unsichtbare Gase sichtbar. So kann Schwefeldioxid lange in der Atmosphäre verbleiben und in höheren Luftschichten auch zur Beeinträchtigung der Ozonschicht führen. Rußpartikel können zu Kondensationskeimen für die Wolkenbildung werden und ebenfalls Einfluss auf die Strahlungsbilanz haben.

Den romantisch Veranlagten mag der stratosphärische Vulkanstaub vielleicht einfach nur das Herz erwärmen. Bei niedrigstehender Sonne hat die Streuung des Sonnenlichts an den feinen Partikeln einen dramatischen optischen Effekt. Sonnenuntergänge tauchen den Himmel dann in alle Farben des roten Spektrums, von tiefem Purpur bis ins zarteste Rosa.