Eine neue Studie schlägt Satellitendaten über die Farbe des Ozeans als neues Kriterium für die Vorhersage der Eruptionen von Unterwasservulkanen vor. In den letzten Jahren gab es häufige Eruptionen von Unterwasservulkanen: Allein in den vergangenen zwei Jahren wurden Eruptionen des Anak Krakatau (Indonesien), White Island (Neuseeland) und Nishinoshima Island (Japan) registriert. Die Beobachtung von Anzeichen für vulkanische Aktivitäten ist entscheidend, um lebensrettende Informationen bereitzustellen und zu gewährleisten, dass die Luft- und Schifffahrt in der Region sicher ist.
Obwohl es schwierig sein kann vorherzusagen, wann ein Vulkan ausbrechen wird, weil sich jeder anders verhält, suchen Wissenschaftler nach diesen verräterischen Anzeichen: erhöhte seismische Aktivität, die Expansion von Magmapools, erhöhte Freisetzung vulkanischer Gase und Temperaturanstiege.
Für Unterwasservulkane schlug Yuji Sakuno von der Graduate School of Advanced Science and Engineering an der Hiroshima University einen neuen Indikator vor: Die Farbe des Meeres.
Der Zusammenhang zwischen der chemischen Zusammensetzung des andersfarbigen Meerwassers und der vulkanischen Aktivität ist seit langer Zeit bekannt. Dennoch gibt es nur sehr wenige quantitative Studien, die Fernerkundungswerkzeuge nutzten, um den Zusammenhang zu erforschen. Und in diesen wenigen Studien wurde nur das Reflexionsmuster des andersfarbigen Meerwassers analysiert.
“Das ist ein extrem anspruchsvolles Forschungsergebnis zur Vorhersage von Vulkankatastrophen, die in den letzten Jahren in verschiedenen Regionen der Welt häufig auftraten und basiert auf der Meeresfarbe”, sagte Sakuno. “Ich war weltweit der erste, der den Zusammenhang zwischen der Meeresfarbe anhand von Satellitendaten und der chemischen Zusammensetzung in der Nähe von Unterwasservulkanen vorschlug.”
Die Ergebnisse der Studie wurden in der April-Ausgabe des Journals Water veröffentlicht.
Sakuno erklärte, dass Vulkane abhängig von ihrer Aktivität chemische Substanzen freisetzen, und dass diese Substanzen die Farbe des umgebenden Wassers verändern können. Ein höherer Anteil an Eisen kann eine gelbe oder braune Farbveränderung verursachen, wohingegen Aluminium oder Silizium das Wasser mit weißen Farbtönen überziehen kann.
Ein Problem besteht allerdings darin, dass das Sonnenlicht ebenfalls mit der Farbe des Meeres spielen kann. Die Studie betrachtete, wie die früheren Forschungsarbeiten, die das Wasser von heißen Quellen chromatisch analysierten, diese Hürde überwanden und die Probleme mit der Helligkeit lösten. Mit Hilfe des colorimetrischen XYZ-Systems wurde ein relationales Modell zwischen der Farbe des Meerwassers und der chemischen Zusammensetzung entwickelt.
Sakuno untersuchte Bilder, die die japanischen Satelliten GCOM-C SGLI und Himawari-8 im letzten Jahr von Nishinoshima Island gemacht hatten. Himawari-8 wurde verwendet, um die vulkanische Aktivität zu beobachten, und GCOM-C SGLI registrierte die Farben des Meerwassers. Die kurzen Beobachtungszyklen von GCOM-C SGI (er macht alle 2-3 Tage Bilder des Ozeans) und die hohe räumliche Auflösung von 250 Metern machten ihn zu einer idealen Wahl für die Überwachung.
Mit dem neuen Indikator prüfte Sakuno Satellitendaten von Januar bis Dezember 2020 und konnte Anzeichen für vulkanische Aktivitäten auf Nishinoshima Island etwa einen Monat vor deren Beginn feststellen.
“In Zukunft würde ich in Zusammenarbeit mit der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) und der Maritime Security Agency, die Unterwasservulkane überwacht, gerne ein System entwickeln, das vulkanische Eruptionen mit höherer Genauigkeit vorhersagen kann”, sagte er.
(THK)
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