Vulkanexplosivitätsindex

Der Vulkanexplosivitätsindex, abgekürzt VEI (von ), ist eine Angabe der Stärke eines explosiven Vulkanausbruchs in Werten von 0 bis 8 auf einer logarithmisch gestuften Skala. Messgrößen sind vorrangig die Menge an ausgestoßenem vulkanischem Lockermaterial (Tephra), daneben die Höhe der Eruptionssäule sowie auch qualitative Beschreibungen. Der Index wurde 1982 von den US-amerikanischen Geologen Christopher G. Newhall und Stephen Self eingeführt.

Die Skala beginnt mit Stufe 0 und ist ab Stufe 2 logarithmisch aufgebaut, sodass die Klassengrenzen der nächsthöheren Stufen gemessen am Volumen ausgeworfenen pyroklastischen Materials einem jeweils zehnmal so großen Vulkanausbruch entsprechen. Beginnend mit einem harmlosen vulkanischen Ereignis reicht sie bis hin zu einem gigantischen Ausbruch mit globalen Auswirkungen der Stufe 8. Die Skala ist nach oben offen. Wissenschaftler weisen darauf hin, dass es sehr schwierig ist, die Stärke von Vulkanausbrüchen genau zu messen.Siehe z. B. Nasa: Eruption Variability, How Volcanoes Work; abgerufen am 23. September 2012.

Vulkanexplosivitätsindex

VEI 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Klassifikation nicht explosiv klein mäßig mäßig–groß groß sehr groß Ausgeworfenes Tephra-Volumen (m³) ≤ 104 104–106 106–107 107–108 108–109 109–1010 1010–1011 1011–1012 ≥ 1012 Ausgeworfenes Tephra-Volumen (km³)0,000010,000010,0010,01 0,1–1 1–10 10–100 100–1000 ≥ 1000 typische Höhe der Eruptionssäule (km) ≤ 0,1 0,1–1 1–5 3–15 10–25 ≥ 25 Anzahl der Ereignisse seit der letzten Kaltzeit vor 11.700 JahrenAnzahl der bekannten Ausbrüche der jeweiligen Stärke im Holozän, basierend auf den Daten des Smithsonian Institute. fortlaufend täglich 3631 924 307 106 46 5 0 Bekanntes Beispiel(Jahr des Ausbruchs) Kīlauea(1977) Poás(1991) Mount Ruapehu(1971) Nevado del Ruiz(1985) Eyjafjallajökull(2010) Mount St. Helens(1980) Krakatau(1883) Tambora(1815) (ca. 24.500 v. Chr.)

Beispiele aus der Erdgeschichte

Hinweis: Tephra-Mengenangaben sind immer Schätzwerte, gleiches gilt für (prä-)historische Zeitangaben. Historische Zeitangaben sind häufig aus auffälligen Wetterveränderungen und Ascheablagerungen rekonstruiert.

Stärke 8

Der Ausbruch des Toba auf Sumatra vor 74.000 Jahren war die nachweislich größte Eruption in den letzten zwei Millionen Jahren. Dabei wurde erheblich mehr an Tephra ausgeworfen als vor rund 630.000 Jahren beim Doppelausbruch des Yellowstone-Vulkans (Mesa-Falls)Geological Society of America, 27. Oktober 2017: Yellowstone erlebte Doppel-Ausbruch, auf , abgerufen am 13. März 2018. und auch mehr als vor etwa 2,1 Millionen Jahren beim Dreifachausbruch des Yellowstone (Huckleberry-Ridge). Nach der kontrovers diskutierten Toba-Katastrophentheorie soll infolge des Toba-Ausbruchs die damalige Menschheit auf einige tausend Individuen dezimiert worden sein und somit einen sogenannten „genetischen Flaschenhals“ passiert haben. Seit dem Ende der letzten Kaltzeit vor rund 12.000 Jahren hat sich kein Vulkanausbruch der Stärke 8 im Holozän ereignet.

Diese und weitere Tabellen listen Ausbrüche chronologisch:

Vulkan Ausbruch Alter(in Jahren) Tephra (ca.) Wah Wah Springs Caldera(Basin and Range Province, Utah) 30 Mio. 5500 km³ La-Garita-Caldera (Colorado) 28–26 Mio. 5000 km³ Yellowstone (Wyoming), Huckleberry-Ridge-Ausbruch 2,1 Mio. 2500 km³Brooks Mitchell: What Was the Biggest Volcanic Eruption in History?, auf , abgerufen am 10. Juni 2018. Yellowstone (Wyoming), Lava-Creek-Ausbruch 0,64 Mio. 1000 km³Marc Szeglat: Supervulkane und Flutbasalte, auf , abgerufen am 13. März 2018. Toba (Sumatra) knapp 74.000 2800 km³ (Neuseeland), Oruanui-Ausbruch 26.500 1170 km³

Stärke 7

Der Ausbruch der Phlegräischen Felder vor 39.000 Jahren mit 250 km³ Tephra ist ein Beispiel dieser Stufe. Die Minoische Eruption des Vulkans von Santorin vor etwa 3.600 Jahren war geringer, erreichte aber wohl Stärke 7. Jüngere Eruptionen mit einem Tephraauswurf von 100 km³ oder mehr ereigneten sich beim im 2. oder 3. Jahrhundert, beim Paektusan 946, beim Samalas 1257 und beim Tambora 1815. Gravierende globale Folgen hatte auch die Tierra-Blanca-Joven-Eruption des Ilopango (539/540), die die Klimaanomalie 536–550 mit auslöste.

In den letzten 10.000 Jahren gab es keine Ausbrüche der Stärke 8, doch mindestens acht der Stärke 7:C. Newhall, S. Self, A. Robock: Anticipating future Volcanic Explosivity Index (VEI) 7 eruptions and their chilling impacts. In: Geosphere. Februar 2018. Band 14, Nr. 2, doi:10.1130/GES01513.1, S. 572–603. Anmerkung: Newhall u. a. nennen sieben Ausbrüche der Stärke 7, hinzu kommt der 2019 als Ausbruch der Stärke 7 klassifizierte Ausbruch des Ilopango.

Vulkan / Ausbruch Jahr Tephra (ca.) Kurilenseevulkan um 6450 v. Chr. 155 km³ Mount Mazama um 5700 v. Chr. 150 km³ Kikai um 4350 v. Chr. 200 km³ Cerro Blanco um 2300 v. Chr. 110 km³W. Báez, E. Bustos, A. Chiodi, F. Reckziegel, M. Arnosio, S. Silva, G. Giordano, J. Viramonte, M. Sampietro-Vattuone, J. Peña-Monné: Eruptive style and flow dynamics of the pyroclastic density currents related to the Holocene Cerro Blanco eruption (Southern Puna plateau, Argentina). In: Journal of South American Earth Sciences. Band 98, 1. März 2020, doi:10.1016/j.jsames.2019.102482. Santorin um 1600 v. Chr. 120 km³ Ilopango um 539 / 540 106 km³ Samalas um 1257 100 km³ Tambora 5.–17. April 1815 160 km³

Daneben sind aus den letzten 2000 Jahren weitere Ausbrüche bekannt, die annähernd Stärke 7 hatten: Vulkan / Ausbruch Jahr Tephra (ca.) , Hatepe-Ausbruch um 232 n. Chr (± 15) 50–60 km³ Paektusan um 946 n. Chr 96 (± 19) km³

Stärke 6

Ein großer Ausbruch in Mitteleuropa fand vor rund 13.000 Jahren am Laacher Vulkan statt. Der Laacher See stellt die abgesackte Caldera des Vulkans dar. Bei der Eruption wurden 1300 km² Fläche von einer bis zu 10 m dicken Lavaschicht bedeckt. Die Aschesäule stieg bis zu 40 km hoch.Felix Riede: Der Ausbruch des Laacher See-Vulkans vor 12.920 Jahren und urgeschichtlicher Kulturwandel am Ende des Alleröd. Eine neue Hypothese zum Ursprung der Bromme-Kultur und des Perstunien, auf , abgerufen am 11. Juni 2018.

Vulkan / Ausbruch Jahr Tephra (ca.) Laacher Vulkan 10.920 v. Chr. 20 km³ Ambrym um 50 n. Chr 70 km³ Kuwae 1453 32–39 km³ Huaynaputina um 1600 30 km³ Krakatau 1883 20 km³ Santa María 1902 20 km³ Novarupta 1912 13–15 km³ Pinatubo 1991 10 km³ Hunga Tonga-Hunga Haʻapai 2022 15–20 km³

Stärke 5

Vulkan / Ausbruch Jahr Tephra (ca.) Ätna 122 v. Chr. Vesuv 79 n. Chr 3,3 km³ Eldgjá 939 / 940 1,4 km³ Fujisan 1707 2,1 km³ Mount St. Helens 1980 1,2 km³ Cerro Hudson 1991 7,6 km³

Stärke 4

Vulkan / Ausbruch Jahr Tephra (ca.) Parker 1641 knapp 1 km³ Laki-Krater 1783 0,91 km³ Mont Pelé 1902 0,2 km³ Eyjafjallajökull 2010 0,14 km³

Magnitude In der vulkanologischen Literatur und den einschlägigen Datenbanken taucht zusätzlich zum VEI zunehmend auch der Begriff Magnitude (M) auf, definiert als:

M = log10 (eruptierte Masse in kg) − 7 .

Mit der Verwendung der ausgeworfenen Masse als Bezugsgröße werden Dichteunterschiede der verschiedenen Magmatypen sowie ein unterschiedlicher Blasengehalt des abgelagerten Materials ausgeglichen, sodass die Eruptionen vergleichbarer werden. Das Ergebnis hat jetzt eine Nachkommastelle, bewegt sich aber überwiegend in der Größenordnung des vorher vergebenen VEI.DM Pyle: Sizes of volcanic eruptions. In Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-643140-X Beispielsweise ergibt sich für 200.000 Tonnen ausgeworfenen Materials eine Magnitude von M = log10 (2 · 108) − 7 ≈ 1,3 .

Weitere Klassifikationsmethoden von Vulkanausbrüchen Dense-rock equivalent (DRE) zurückgerechnetes Volumen des ausgeworfenen Magma, ohne Hohlräume, Tephra wie auch effusive Anteile Tsuya-Klassen Die Einteilung erfolgt ähnlich dem VEI logarithmisch in die Klassen I bis IX. Diese 1955 von dem japanischen Vulkanologen Hiromichi Tsuya vorgeschlagene Klassifikation war der erste Versuch, die Stärke von Vulkanausbrüchen anhand eines Index zu beschreiben.Tsuyas Originalartikel: Intensität logarithmierte Rate des gesamten Masseaustritts: I = 3 + log10 (Masseneruptionsrate in kg/s) Der Index zeigt, unabhängig von der Dichte, an, wie rasch welche Materialmenge austritt. Besonders heftige plinianische Eruptionen haben eine maximale Intensität von 10–12, kleine einen Wert von 4–6. Die Intensität ist ein Indiz, bis in welche Höhe ausgeworfenes Material gelangt. Sie ändert sich im Verlauf des Eruptionsgeschehens, unter anderem mit Änderungen der Größe der Vulkanöffnung. Die maximale Intensität (peak intensity) ist der größte Intensitätswert eines vulkanischen Ereignisses. Trübungsindex Der Trübungsindex besitzt einen Wert von 1000 für den Krakatau-Ausbruch von 1883 und dient als Parameter, um die vulkanischen Störungen in Atmosphärenschichten, die dann das Klima beeinflussen können, zu beschreiben. Volcano Population Index (VPI) Der Index gibt an, wie viele Menschen bei einem Vulkanausbruch innerhalb eines bestimmten Radius vom Ausbruchsort in einem gefährlichen Bereich leben. Verwendet werden oft VPI5 und VPI10, die für VPIs mit dem Radius 5 bzw. 10 km stehen, den relevanten Bereichen für Ausbrüche mit VEI 2 bis 4.John W. Ewert und Christopher J. Harpel: In Harm’s Way: Population and Volcanic Risk. In: Geotimes. April 2004

Siehe auch Supervulkane Liste großer historischer Vulkanausbrüche

Literatur Christopher Newhall, Stephen Self: The volcanic explosivity index (VEI). An estimate of explosive magnitude for historical volcanism. In: Journal of Geophysical Research 87, 1982, S. 1231–1238, doi:10.1029/JC087iC02p01231. H. Graf: Klimaänderungen durch Vulkane. In: promet – Meteorologische Fortbildung. 28. Jahrgang, Heft 3/4, 2002 (PDF; 1,8 MB).

Weblinks

Volcanic Explosivity Index als VEI-Tabelle mit Kriterien How big is an eruption? In: Volcano Watch. US Geological Survey, 28. März 2002. What were the largest eruptions in the world? auf Website des Earth Observatory of Singapore

Anmerkungen

Kategorie:Vulkanismus

he:התפרצות געשית#מדד התפרצות געשית