Wie Vulkan-Warnsysteme Unruhe erkennen und Gemeinden warnen

Allein im Jahr 2026 erhöhte der US Geological Survey die Alarmstufe des Kīlauea von Advisory auf Watch vor einer Lava-Fontänen-Episode, und die Meteorologische Agentur Japans (JMA) erhöhte den Mount Tokachidake auf Hokkaido auf Stufe 3 nach einem Anstieg vulkanischer Erdbeben. Beide Fälle beruhen auf der gleichen grundlegenden Idee: kontinuierliche Instrumentendaten speisen ein gestuftes Warnsystem ein, das Beamten und Anwohnern mitteilt, was ein Vulkan gerade tut und was sie dagegen tun sollen.

Die Instrumente hinter den Daten

Nach Angaben des USGS stützt sich das geplante National Volcano Early Warning System (NVEWS) auf eine Mischung aus Breitband-Seismometern zur Verfolgung von Erdbeben, kontinuierlichen GPS-Empfängern zur Erkennung von Bodenbewegungen durch Magmabewegungen, Echtzeit-Gassensoren zur Messung von Emissionen, Infraschall-Arrays für niederfrequente Geräusche vulkanischer Aktivität, Streaming-Webcams und Satellitenfernerkundung. Überwachungsnetzwerke vergleichen eingehende Messwerte mit dem bekannten Hintergrundverhalten eines Vulkans, um Abweichungen von der Normalität zu erkennen.

Messwerte in eine Alarmstufe umwandeln

Der USGS verwendet eine zweiteilige Skala. Für die Menschen vor Ort beschreiben vier abgestufte Begriffe – Normal, Advisory, Watch und Warning – eine zunehmende Unruhe oder Eruptionsgefahr, wobei Warning bedeutet, dass eine gefährliche Eruption unmittelbar bevorsteht, im Gange ist oder vermutet wird. Ein paralleler Aviation Color Code (Green, Yellow, Orange, Red) teilt Piloten und Fluggesellschaften mit, wie sehr ein Vulkan ein Ascherisiko darstellt, da Asche Strahltriebwerke beschädigen kann. Fünf regionale US-Vulkanobservatorien geben diese Stufen heraus und veröffentlichen Volcano Activity Notices für Bodengefahren und Volcano Observatory Notifications for Aviation, wenn sich die Farben ändern.

Dieses einheitliche vierstufige System wird seit Oktober 2006 verwendet und ersetzt drei separate regionale Schemata, die unterschiedliche Begriffe und Nummerierungen in Alaska, der Cascade Range und Kaliforniens Long Valley-Gebiet verwendeten, wie im Wikipedia-Eintrag zu US-Vulkan-Warnsystemen angegeben. Die Inkonsistenz hatte zuvor Verwirrung bei Notfallhelfern verursacht, die in mehreren Regionen tätig waren.

Die Eskalation des Kīlauea verdeutlicht den Prozess: Das Hawaiian Volcano Observatory erhöhte den Vulkan von Advisory auf Watch und seinen Luftfahrtcode von Yellow auf Orange, nachdem geophysikalische Daten und Webcam-Aufnahmen kleine Spritzausbrüche zeigten, die darauf hindeuten, dass Lava vor einer erwarteten Eruptionsepisode nahe an der Oberfläche ist.

Japans fünfstufige Skala

Nicht jedes Land verwendet das US-Modell. Die Meteorologische Agentur Japans wendet ein fünfstufiges Volcanic Alert Level (VAL) System an, das an spezifische Zielgebiete und empfohlene Maßnahmen gebunden ist. Nach Angaben der JMA selbst löst Level 2 Warnungen für Gebiete rund um den Krater aus, Level 3 erweitert dies auf nicht bewohnte Zonen in der Nähe des Kraters, und Level 4 und 5 bringen Warnungen für Wohngebiete mit sich, was die Evakuierung gefährdeter Menschen oder vollständige Evakuierung bedeutet.

Am 12. September 2026 erhöhte die JMA den Tokachidake auf Hokkaido von Level 2 auf Level 3 um 9:30 Uhr Ortszeit, nachdem ein Bericht einen Anstieg von größeren vulkanischen Erdbeben seit 17. August beschrieb, mit dem stärksten am gleichen Morgen aufgezeichnet. Die Änderung schloss Wanderwege und die Tokachidake Skyline Road, schloss nahegelegene Thermalbäder einschließlich Fukiage Onsen und etablierte eine ungefähr dreikilometer große Gefahrenzone um den Krater; lokale Behörden betonten, dass die Warnung nicht eine allgemeine Evakuierungsanordnung für die nahegelegenen Stadtzentren Furano oder Biei darstellte.

Überwachungslücken schließen

Die Abdeckung ist auch innerhalb wohlversorgter Länder ungleichmäßig. Der USGS sagt, dass seine National Volcano Threat Assessment von 2018 18 US-Vulkane als sehr hohes Risiko und 39 als hohes Risiko einstufte, stellte aber fest, dass etwa zwei Drittel der aktiven Vulkane des Landes, einschließlich der meisten in den mittleren bis sehr hohen Kategorien, unzureichend überwacht waren. NVEWS, von Kongress 2019 genehmigt, zielt darauf ab, die Instrumentierung auf ein Niveau zu bringen, das der Bedrohungseinstufung jedes Vulkans entspricht, und die fünf US-Observatorien über ein gemeinsames Datenzentrum und eine 24/7-Wachstelle zu verbinden.

Eine neuere Erkennungsmethode könnte Vulkanen helfen, denen dichte Instrumentennetzwerke fehlen. Forscher des Institut de Physique du Globe de Paris und des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geowissenschaften, angeführt von François Beauducel und Philippe Jousset, entwickelten eine Technik namens 'Jerk', die einen einzelnen Breitband-Seismometer verwendet, um nanometergroße Bodenbewegungstransiente zu erkennen, die mit magmagetriebenen Felsfrakturen vor einer Eruption verknüpft sind. Seit April 2014 im Piton de la Fournaise auf Réunion Island getestet, markierte die Methode korrekt 92% von 24 Eruptionen zwischen 2014 und 2023, mit Warnzeiten zwischen Minuten und 8,5 Stunden, obwohl etwa 14% der Warnungen falsch positive waren insofern, als die erkannten Magmaintrusionen die Oberfläche nie erreichten.

Weil es nur ein Instrument statt eines vollständigen Netzes von Seismometern, GPS-Stationen und Gassensoren benötigt, wird die Jerk-Methode von den Entwicklern als kostengünstigere Frühwarn-Option für Vulkane an anderen Orten vorgeschlagen, die aktuelle Überwachungsprogramme noch nicht erreicht haben.

Was die Stufen für Anwohner bedeuten

In beiden Fällen Kīlauea und Tokachidake löste die Alertänderung selbst konkrete, vordefinierte Maßnahmen aus, anstatt eine allgemeine Vorhersage zu machen, wann eine Eruption auftritt: Luftfahrtumleitungsleitlinien auf Hawaii und Wanderwegschließungen, Straßentorsperrungen und Schließung von Einrichtungen auf Hokkaido. Diese Verbindung zwischen einer bestimmten Alarmstufe und einer bestimmten, geübten Reaktion ist die Kernfunktion, die diese Systeme erfüllen sollen.