Ludwig-Maximilians-Universität München
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Vulkanologie

Vulkanblitze im Labor

München, 09.01.2014

LMU-Wissenschaftlern gelingt es erstmals, Vulkanblitze im Labor zu erzeugen und mit einer Kamera aufzunehmen. Ihr Experiment gibt entscheidende Hinweise für die Prognose von Aschewolken, die bei Vulkanausbrüchen entstehen.

Vulkan (Foto B. Scheu)
Vulkan (Foto B. Scheu)

Als der isländische Vulkan Eyjafjallajökull im April 2010 ausbrach und eine schwarze Aschewolke ausstieß, zuckten Blitze über ihm. Solche Vulkanblitze haben LMU-Vulkanologen unter der Leitung von Professor Donald Dingwell, Direktor des Department für Geo- und Umweltwissenschaften an der LMU, nun erstmals in einem Laborexperiment erzeugt. Darüber berichten sie in der Fachzeitschrift Geology. „Unsere Experimente zeigen, dass es eine Wechselbeziehung gibt zwischen der Menge an Feinpartikeln in der Aschesäule und der Anzahl der Blitze“, sagt Dr. Corrado Cimarelli vom Department für Geo- und Umweltwissenschaften.

Teilchen laden sich gegenseitig auf

Die Vulkanologen haben in einem verschlossenen Druckbehälter einen Vulkanausbruch simuliert. Dafür haben sie Asche von Vulkanen wie dem Eyjafjallajökull verwendet. Die Asche wurde in einem geschlossenen Behälter unter denselben Druckverhältnissen nach oben katapultiert, wie sie bei Vulkanausbrüchen herrschen. Wird der Druck plötzlich freigesetzt, bildet sich ein wirbelnder Strahl aus Asche und Gas. Dabei entstehen etwa zehn Zentimeter lange Blitze, da sich die Partikel in der Aschesäule gegenseitig aufladen.

Die Wissenschaftler haben ihre Experimente mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen, die auch Bewegungen erfasst, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Zudem haben sie die elektrische Ladung mit zwei Antennen gemessen. Videos des Experiments sind auf der Webseite des Departements für Umweltwissenschaften zu sehen.

Die Untersuchungen belegen einen Zusammenhang zwischen der Menge an Feinpartikeln in der Aschesäule und der Anzahl der Blitze. „Das legt nahe, dass die Beobachtung der Vulkanblitze bei aktiven Vulkanen Rückschlüsse auf die Konzentration der Aschepartikel erlaubt. Das ist entscheidend, um vorhersagen zu können, wie sich Aschewolken in der Atmosphäre bewegen, was Auswirkungen auf den Flugverkehr haben kann“, sagt Corrado Cimarelli. Die Aschewolke des Vulkans Eyjafjallajökull beispielsweise störte im April 2010 über mehrere Wochen massiv den Flugverkehr über Europa.

Die Forschungsergebnisse verbessern zudem die Erkenntnisse über die Selbstaufladungs-Mechanismen von Teilchen. Dies ist bei verschiedenen atmosphärischen Phänomen wie beispielsweise Sandstürmen relevant, aber auch für industrielle Prozesse von Bedeutung.
(Geology, Januar 2014)          nh

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