Nachts erhellen unheilvolle Blitze über ausbrechenden Vulkanen den Himmel wie ein lebendiger Alptraum. Jetzt sind Wissenschaftler dem Verständnis vulkanischer Blitze, die sowohl von Asche als auch von Eis herrühren, näher gekommen, wie zwei neue Studien zeigen.

Den Ursprung vulkanischer Blitze zu entschlüsseln, war bisher schwierig. Bei Gewittern sind die Schuldigen kollidierende Eiskristalle, die genug elektrische Ladung erzeugen, um Blitze auszulösen. Aschewolken sind jedoch weniger vorhersehbar und schwieriger zu untersuchen als Superzellen (Gewitter), so dass die Wissenschaftler immer noch versuchen herauszufinden, was vulkanische Blitze auslöst. So scheint es beispielsweise absurd, Eis für Blitze in einem vulkanischen Inferno verantwortlich zu machen.

Zwei neue Studien zeigen verschiedene Gründe für Blitze über ausbrechenden Vulkanen auf. Eine Ursache ist statische Elektrizität, die von aneinander reibenden Partikeln in dichten Aschewolken in Bodennähe herrührt. Die andere Blitzquelle befindet sich in der Stratosphäre, hoch über der Erdoberfläche, wo rüttelnde Eiskristalle starke Stöße auslösen.

Am Vulkan Sakurajima in Japan sind Aschepartikel für Blitze verantwortlich, die in Bodennähe einschlagen, berichten Forscher um Corrado Cimarelli, Vulkanologe an der Ludwig-Maximilians-Universität München, am 23. Februar in der Zeitschrift Geophysical Research Letters. Für die Studie nahmen die Wissenschaftler Videos von vulkanischen Blitzen am Sakurajima auf, einem der aktivsten Vulkane der Welt. Durch den Vergleich des Videos mit Infraschall- und elektromagnetischen Daten fanden die Forscher heraus, dass dicke Aschewolken statische Elektrizität erzeugen. Die Partikel reiben aneinander, und die daraus resultierende Aufladung erzeugt Blitze. (Dies wird Triboelektrizität genannt.)

Eis spielt ebenfalls eine Rolle bei vulkanischen Blitzen, wie eine andere Studie ergab. Die Forscher verfolgten den Ort der Blitzeinschläge während eines Ausbruchs des Vulkans Calbuco in Chile im April 2015. In diesem Fall brachen die Blitze etwa 100 Kilometer vom Ausbruch entfernt und in stratosphärennahen Höhen von etwa 20 Kilometern über der Erdoberfläche ein. Die Wissenschaftler vermuten, dass sich im oberen Teil der dünner werdenden Aschewolke – die auch Wasserdampf mit sich führte – Eis bildete, das Blitze wie eine Gewitterwolke erzeugt. Die Studie wurde am 12. April in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.

Diese Entdeckungen könnten wichtige Auswirkungen auf die Vulkanüberwachung haben. Da größere Eruptionen mehr Blitze auslösen, „zeigt allein die Tatsache, dass Blitze mit einer Eruption verbunden sind, dass es potenzielle Probleme in der Luftfahrt gibt“, sagte Alexa Van Eaton, Hauptautorin der Calbuco-Studie und Vulkanologin am U.S. Geological Survey Cascades Volcano Observatory in Vancouver, Washington.

Während des Ausbruchs des Vulkans Pavlof in Alaska im März nutzten Van Eaton und ihre Kollegen das World Wide Lightning Location Network, um die Aschewolke des Vulkans zu überwachen, sagte sie. Die Asche des Pavlof und anderer Vulkane im Südwesten Alaskas kann in internationale und lokale Flugrouten eindringen.

Van Eaton hofft, mit Hilfe von Blitzen die Stärke von Vulkanausbrüchen aus der Ferne messen zu können. „Blitze verraten uns Dinge, die andere geophysikalische Überwachungstechniken nicht sehen können“, so van Eaton gegenüber Live Science. Größere Eruptionen lösen mehr Blitze aus, sagte van Eaton. „Wenn man sieht, dass Blitze mit einem Ausbruch in Verbindung stehen, weiß man, dass es potenzielle Probleme für die Luftfahrt gibt, und das beeinflusst die Art und Weise, wie man auf einen Vulkan reagiert“, sagte sie.

Beide Studien bringen die Wissenschaftler auch der Lösung des Rätsels der vulkanischen Beleuchtung näher. „Es ist überraschend, dass es wirklich verschiedene Prozesse innerhalb eines Vulkanausbruchssystems gibt, die eine Elektrifizierung erzeugen“, sagte van Eaton. „Das eröffnet eine Welt von Fragen, von denen wir nicht einmal wussten, dass sie existieren.“

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