Seit 2023 kommt es immer wieder ganz nah beim isländischen Ort Grindavik zu Eruptionen. Fotos der schaurig-schönen Ausbrüche haben Hochkonjunktur, hier eines von 2024. | Foto: Veðurstofa Íslands

Seit Wochen erschütterte es die Gegend rund um Grindavík in Island, wo Joël Ruch und seine drei Mitarbeitenden in einem Haus nahe dem Meer untergekommen waren. Dutzende Erdbeben bis Stärke 5,6, begleitet von dumpfem Grollen, liessen die Gebäude im Fischerdorf zittern. Dann war plötzlich Ruhe, zwei Tage lang. «Da wusste ich, dass es sehr wahrscheinlich zum Ausbruch kommt», sagt der Geologe von der Universität Genf. Und der ereignete sich am 19. März 2021 tatsächlich. «Der nächtliche Himmel war plötzlich glutrot, das war unglaublich.»

800 Jahre nach der letzten Eruption schoss auf der Reykjanes-Halbinsel nahe der Hauptstadt Reykjavík wieder Lava aus einem Spalt. «Für uns Forschende war das ein Glücksfall.» Ruch war mit seinem Team eigentlich wegen der Erdbebenserie nach Island gekommen. «Jetzt mussten wir schnell sein», erzählt er. Der überraschende Ausbruch sollte live dokumentiert werden. Mit Drohnen, Satellitenradarinterferometrie und lokalen GPS-Messungen tasteten sie die Erde dabei zentimetergenau ab und erstellten 3D-Karten der Veränderungen. Auf der Reykjanes-Halbinsel gab es seither übrigens zwölf Eruptionen.

Nicht mehr, aber besser beobachtet

Auch im Vulkankessel der Campi Flegrei nahe der Grossstadt Neapel häufen sich die seismischen Erschütterungen seit Sommer 2025 wieder. Beim Vorort Pozzuoli hat sich über die Jahrzehnte die Oberfläche in einem Bereich von mehreren Quadratkilometern um vier Meter glockenförmig gehoben. Beide Vorgänge sind für Vulkanforschende aber nichts Ungewöhnliches. «Wir beobachten normale Aktivitäten nach langen Ruhephasen», fasst Olivier Bachmann von der ETH Zürich zusammen. Aber: «Unsere Überwachungsmöglichkeiten sind heute umfangreicher denn je. Nachrichten verbreiten sich schneller denn je. So entsteht der Eindruck, dass die Aktivitäten generell zunehmen, obwohl wir sie in Wirklichkeit nur effektiver beobachten.»

Forschende können inzwischen minimale Veränderungen registrieren und dabei beurteilen, ob es sich um Vorboten einer Katastrophe handelt oder um normale Ereignisse. Eine Erdbebenserie ist so etwas wie der Pulsschlag eines feuerspeienden Systems. Das Aufblähen der Erdoberfläche ist ein Indiz für steigenden Druck in einer Magmakammer darunter. Auch aus der Tiefe aufsteigende Gase wie CO2, Methan oder Schwefelverbindungen erzählen, ob sich im Untergrund etwas tut. Doch: «Jeder Vulkan ist anders», sagt Bachmann.

Gut erforschen kann man ebendiese Eigenheiten auf Island. Die Insel hat sehr viele aktive Systeme, da sie direkt dort liegt, wo sich die nordamerikanische und die eurasische Platte voneinander wegbewegen, mit zwei Zentimetern pro Jahr. An der Oberfläche geht eine Spaltzone quer durchs Land. Das Auseinanderdriften verursacht Spannungen an den Plattenrändern. Entladen sich diese, gibt es Erdbeben. Diese erzeugen Risse in der Erdkruste, durch die im Extremfall die glühende Lava dringt.

Basaltisch nennen die Geologinnen und Geologen die eher dünnflüssige Glut im nördlichsten Staat Europas. In ihr kann sich kein so hoher Druck aufbauen, dass sich ganz grosse Ausbrüche ereignen. Vulkane wie auf Reykjanes haben einen sogenannt effusiven Charakter und bleiben eher lokal begrenzt gefährlich. «Die Geschwindigkeit des dort aufsteigenden Magmas war in der Geschichte der überwachten Basalt-Eruptionen aber beispiellos», sagt Ruch. Innerhalb weniger Tage trieb es aus 20 Kilometern Tiefe hoch. «Die Vorwarnzeit war extrem kurz und basierte vor allem auf dem lokalen seismischen Netzwerk.»

Tsunamis und Supereruptionen

Nun vermessen Teams wie das von Ruch gemeinsam mit den isländischen Behörden ständig neue Spalten und Risse und nehmen Proben, um Zusammensetzung und Gasgehalt des Magmas zu bestimmen. Sie sind dafür oft bis zu 16 Stunden in der zerklüfteten Landschaft unterwegs. «Solche Exkursionen sind auch für unsere Studierenden wertvoll», erklärt Ruch. Und sie bringen neue Erkenntnisse wie etwa das Auftreten frischer Risse im Boden vor neuen Ausbrüchen. Auf Reykjanes verlagerte sich die Aktivität nach drei Eruptionen 2023 übrigens Richtung Westen, der 3500-Einwohner-Ort Grindavík musste evakuiert werden.

Ruch überwacht auf Island auch die Caldera Askja, die mit ihrem 220 Meter tiefen Kratersee ein Touristenmagnet ist und bei der es Warnzeichen gibt. Im Juli 2014 rutschten Millionen Kubikmeter Geröll ins Wasser und lösten einen 80 Meter hohen Tsunami aus. Glücklicherweise passierte der Abgang nachts. Doch die Gefahr ist nicht vorbei, jüngst hob sich das Zentrum des Kraters unter dem See um 90 Zentimeter an. «Askja war 2022 einer der sich am schnellsten verformenden Vulkane der Erde», so Ruch.

Trotz Dauermonitoring lassen sich Ausbrüche weiter nur schwer vorhersagen. Forschende wollen daher auch aus der Geschichte lernen und untersuchen frühere Ereignisse. ETH-Vulkanologe Bachmann etwa erfasst das System Kos-Nisyros-Yali in der griechischen Ägäis. Dort sind die Vulkangesteine aufgrund des trockenen Klimas gut erhalten. Das ist wie ein Archiv. Aus der Zusammensetzung der erkalteten Lava schliessen die Forschenden auf deren einstige Dichte, Viskosität und den Gasgehalt in der Kammer. «Diese Eigenschaften sind entscheidend dafür, ob eine Eruption explosiv oder effusiv verläuft», erklärt Bachmann.

Voraussagen bleiben unsicher

Auch Ruchs Kollege Luca Caricchi von der Universität Genf versucht, aus der Historie zu lernen. Er arbeitet auf den Campi Flegrei, dem wohl gefährlichsten und am besten überwachten Vulkangebiet Europas. Die Erdbeben im Sommer hatten den Katastrophenschutz nervös gemacht. Ein neues Forschungsprojekt untersuchte nun die Art der seismischen Wellen genauer. Es gab ungewöhnliche Schwingungsmodi und Muster. «Sie scheinen darauf hinzudeuten, dass sich relativ grosse Risse oberhalb des Magmareservoirs bilden», sagt Caricchi. Er vermutet, dass solche Brüche das rund 1000 Grad heisse, flüssige Gestein dazu veranlassen könnten, nach oben zu wandern. Steigt es weiter auf und ist der Druck aus der zweiten, tiefer liegenden und grösseren Kammer stark genug, erreicht es irgendwann die Oberfläche. Ob das bald passiert? «Wir wissen es nicht», sagt Caricchi. «Wir können nur Hinweise interpretieren und uns auf verschiedene Szenarien vorbereiten.»

Grosse Vulkankessel wie die Campi Flegrei sind für Forschende eine Herausforderung, denn ihr Lebenszyklus erstreckt sich über 200 000 Jahre, ihr Verhalten ist daher sehr variabel. Vor allem die kilometertief unter der Erdkruste liegenden Strukturen sind schwer zu erforschen. Messungen des Erdmagnetfelds können zwar elektrisch leitfähigere Bereiche wie Magmakammern lokalisieren, liefern aber oft nur grobe Werte. Die Lage und die Grösse der Verbindung zwischen den beiden Reservoirs unter Pozzuoli lassen sich zudem nicht bestimmen.

Genau das wäre aber entscheidend für die Vorhersage. Die Forschenden wissen zwar: Nur wenn grosse Mengen an Magma aus der in zehn bis zwölf Kilometern Tiefe liegenden grossen Kammer aufsteigen, reicht das Volumen aus, um eine sogenannte Supereruption zu speisen, wie sie vor 39 000 und 15 000 Jahren zuletzt stattfand. Die Modelle zeigen aber: «Je schmaler die Verbindung der beiden Reservoirs ist, umso explosiver ist der Ausbruch», so Caricchi.

In die Modelle fliessen auch geologische Signale vergangener Eruptionen ein. Die Struktur bestimmter Kristalle der erkalteten Lava ist nämlich druckabhängig. Caricchi fand so heraus, dass die Lava des letzten heftigeren Ausbruchs von 1538 fast ausschliesslich aus der oberen, kleineren Magmakammer stammte. Anders bei den Proben der beiden Supereruptionen: «Hier finden sich Kristalle aus der oberen wie der unteren Kammer», sagt Caricchi. Das ist ein weiteres Puzzlestück: «Aus dem Verhältnis können wir bestimmen, wie stark Magma aus der Tiefe nachfloss und den Ausbruch speiste.» Wohl nur wenn es schnell aufsteigt, kann es zu Supereruptionen kommen.

Damit genug Zeit für Evakuierung bleibt

So tasten sich die Forschenden voran und nutzen inzwischen auch KI-Analyse-Tools, um die Daten für ihre Modelle aufzubereiten und Prognosen zu verbessern. «Wir wollen plausible Szenarien erstellen, die die notwendigen Vorbereitungen für eine Evakuierung der Stadt Neapel ermöglichen», sagt Caricchi. Laut Plan wird diese mindestens 72 Stunden dauern. In Reykjanes peilt man ähnliche Zeiten an. Dort gibt es in den Eruptionen eine Art zyklisches Verhalten, das stets mit einer Bodenhebung beginnt. Die Verantwortlichen in Island haben daher einen Schwellenwert für einen Ausbruch definiert. Dann bleiben ein paar Tage Zeit. Allerdings könne sich, so Ruch, der Aktivitätsbereich wieder verlagern wie 2023, als plötzlich Grindavík direkt betroffen war.