Vulkanexplosion

Der lauteste Knall

Von Ulf von Rauchhaupt
12.05.2022
, 21:27
Die Eruption des Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai am 15. Januar 2022, aufgenommen von einem geostationären Wettersatelliten der amerikanischen Atmosphärenforschungsorganisation NOAA.
Geowissenschaftler haben die Druckwelle der Eruption des „Hunga“-Vulkans am 15. Januar dieses Jahres im Tonga-Archipel analysiert. Demnach ist sie etwa so stark gewesen wie die verheerende Detonation des Krakatau im Jahr 1883.
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Hunga Tonga und Hunga Ha'apai waren zwei unbewohnte Eilande im Inselkönigreich Tonga, 65 Kilometer nördlich der Hauptinsel Tongatapu im südwestlichen Pazifik. Zwischen den beiden jeweils etwa zwei Kilometern großen Inselchen wuchs in den Jahren 2009 und 2014 sowie 2015 ein Untersee-Vulkan aus dem Meer empor und verband sie zu einer gemeinsamen Landfläche. Am Nachmittag des 15. Januar 2022, gegen 17 Uhr Ortszeit, verschwand dieser manchmal einfach nur „Hunga“ genannte Vulkan plötzlich wieder. Er zerplatzte in einer gewaltigen Explosion. Die Aschewolke stieg atompilzartig 30 Kilometer in die Stratosphäre, im Zentralbereich sogar noch höher, und war auch – und aufgrund der spätnachmittäglichen Beleuchtung sogar besonders gut – aus dem Weltraum zu sehen. Die spektakulären Satelliten-Aufnahmen waren anderntags rund um den Erdball der Hingucker in den Abendnachrichten.

Der Ausbruch verheerte nicht nur etliche bewohnte Inseln des Königreiches, tötete drei Bewohner und beschädigte das Tiefseekabel, das Tonga mit der Außenwelt verbindet. Es schickte auch einen Tsunami über den Pazifik, der chilenischen Presseberichten zufolge in Peru ebenfalls zwei Opfer forderte. Zugleich zeigten amerikanische Fernsehmeteorologen, wie eine an den Luftdruckdaten der Wetterstationen ablesbare Front von West nach Ost über die Vereinigten Staaten wanderte, und es wurde berichtet, der Knall der Detonation sei noch in Neuseeland und Alaska zu hören gewesen. Vermutungen machten die Runde, die Stärke der Schallwelle könnte jener der Eruption des Krakatau im Jahr 1883 nahegekommen sein. Dieser Ausbruch zwischen den indonesischen Inseln Sumatra und Java war allerdings eine ungleich größere Katastrophe gewesen – mehr als 36.000 Menschen verloren damals ihr Leben – und die erste derartige Naturkatastrophe, von der die telegraphisch bereits globalisierte Welt unmittelbare Kenntnis erhielt. Der mutmaßlich lauteste Knall, den Menschen je zu hören bekommen hatten, war auch ein Medienereignis.

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Ein geophysikalischer Subwoofer

Nun hat eine internationale Kollaboration in einem Beitrag der Zeitschrift „Science“ alle verfügbaren akustischen Messdaten der Eruption im Tonga-Archipel gesammelt. Die akustischen Signale beschränkten sich bei weitem nicht auf den für Menschen hörbaren Schall. Dessen Frequenzbereich beginnt bei etwa 20 Hertz – spielt der Organist einer sehr großen Kirchenorgel seinen tiefsten Ton, das Subkontra-C, dann schwingt die Luft mit etwas über 16 Herz und beschert dem Zuhörer damit weniger eine akustische Erfahrung als ein Gefühl in der Bauchgegend. Tatsächlich war der große Knall von Tonga besonders prominent im Bereich der sogenannten Lamb-Wellen mit Frequenzen unterhalb von 0,01 Hertz.

Vorher: Der Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai am 7. Januar 2022, eine Woche vor seiner Zerstörung.
Vorher: Der Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai am 7. Januar 2022, eine Woche vor seiner Zerstörung. Bild: Planet Labs Inc
Nachher: Die Inseln Hunga Tonga und Hunga Ha’apai sind wieder getrennt.
Nachher: Die Inseln Hunga Tonga und Hunga Ha’apai sind wieder getrennt. Bild: Planet Labs Inc

Diese Wellen sind eine Kombination aus zwei Effekten. Einmal sind es periodische Verdichtungen der Luft, genau wie hörbare Schallwellen. Darüber hinaus sind geophysikalische Lamb-Wellen aber auch sogenannte Schwerewellen. Diese im Englischen „gravity waves“ genannten Schwingungen sind nicht zu verwechseln mit Gravitationswellen (gravitational waves), bei denen keine Materie im Raum schwingt, sondern die Raumzeit selbst. Atmosphärische Schwerewellen kann man sich analog zu den vertrauten Wasserwellen vorstellen. Wie diese breiten sich geophysikalische Lamb-Wellen entlang der Erdoberfläche aus und sind bekannte Begleiterscheinungen der stärksten Detonationen, sowohl vulkanischer als auch solcher, die bei Kernwaffentest gemessen wurden.

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Die Lamb-Wellen des Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai liefen tatsächlich um den gesamten Planeten – und zwar mehrfach über sechs Tage hinweg. Schon das ist vergleichbar mit den Aufzeichnungen über die Druckwelle der Detonation des Krakatau im August 1883. Dank heute viel besserer und sehr viel engmaschiger positionierter Instrumente konnte der Schall der Hunga-Eruption und seine Ausbreitung sehr viel detaillierter vermessen werden. Demnach lag die von ihr angestoßene Druckamplitude mehr als eine Größenordnung über der des katastrophalen Ausbruchs des Mount St. Helens im amerikanischen Bundesstaat Washington im Jahr 1980.

Die Detonation in Tonga erzeugte sogar eine Druckwelle mit ähnlichen Spitzenwerten wie die größte jemals gezündete Nuklearexplosion – die 58 Megatonnen starke „Tsar-Bomba“, die das sowjetische Militär 1961 über Nowaja Semlja in der Arktis detonieren ließ. Allerdings wirkte dieser Spitzendruck über Tonga sehr viel länger auf die Atmosphäre ein als eine Kernexplosion das vermag. Insgesamt schließen die Autoren der Science-Studie aus den Daten, dass die Eruption vom Januar 2022 der vom August 1883 durchaus ebenbürtig gewesen sein muss. Seinen Titel als Quelle des mit Abstand lautesten Knalls, der Menschen jemals nachweislich zu Ohren kam, ist der Krakatau demnach los.

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Druckwelle regt zusätzliche Tsunamis an

Ob der Knall im hörbaren Bereich tatsächlich sogar noch lauter gewesen sein könnte? Das scheinen die durch Mikrophon-Aufzeichnungen bestätigten Berichte über zeitlich passende Knallgeräusche im 10.000 Kilometer entfernten Alaska nahezulegen. Ein hörbarer Krakatau-Knall soll dagegen allenfalls noch im von dort aus 4800 Kilometer entfernten Perth in Australien vernommen worden sein. Doch die Autoren der „Science“-Studie sind da vorsichtig. „Dramatische Zunahmen der weltweiten Bevölkerung und Fortschritte in der sozialen Kommunikation – Beispiel Internet – dürften dazu beigetragen haben, das hier Ohrenzeugen-Berichte noch aus größeren Entfernungen vorliegen als sie für den Krakatau und andere große Ereignisse historisch dokumentiert sind.“

Jenseits der Hörbarkeit aber war der Rumms in der Südsee allerdings weltweit zu bemerken. Die Luftdruckwelle ließ auch die Erde derart erzittern, dass Erdbebensensoren rund um den Erdball anschlugen – in einem Ausmaß, das eine Größenordnung über dem liegt, was 1991 die Eruption des Pinatubo auf den Philippinen verursachte, immerhin der zweitheftigste Vulkanausbruch des 20. Jahrhunderts. Die Druckwelle des Hunga wirkte sogar bis in die Ionosphäre hinein und übertrug ihre Schallenergie auch auf die Weltmeere. So bringen die Wissenschaftler ungewöhnliche Schwankungen der Meeresspiegel mit der Luftdruckspitze aus Tonga in Verbindung, darunter in der Karibik, zu der von Tonga aus gar keine unverstellte Route über das Meer existiert – und sogar im Mittelmeer, wo das Ereignis von Unterwassermikrophonen in 50 Meter Tiefe vor der Mittelmeerinsel Stromboli registriert wurde, 17.740 Kilometer von Tonga entfernt.

Schließlich zeigten Tsunami-Warnbojen nördlich des Vulkans das Eintreffen tsunamiartiger Wellen, etwa eine Stunde bevor der eigentliche, seismisch ausgelöste Tsunami die Region erreichte. Simulationen dreier japanischer Seismologen, die in der gleichen Ausgabe von Science veröffentlicht worden sind, bestätigen, dass die Lamb-Luftdruckwelle der Vulkanexplosion im Ozean tatsächlich einen solchen Vorläufer-Tsunami angeregt haben muss. Die verschiedenen Wellenfronten interagieren dann miteinander. „Das macht die Tsunamis sehr viel komplexer und langlebiger als Tsunamis, die durch ein Erdbeben ausgelöst werden“, schreiben die japanischen Forscher. Die Detonation des Hunga mit seinen für Tonga einigermaßen verheerenden, den Rest der Welt aber weitgehend glimpflichen Folgen hat damit nicht nur den Horizont der Geophysiker erweitert, sondern auch derer, die den Zivilschutz in dem von küstennahen Vulkanen durchsetzen Pazifikraum verbessern möchten.

Quelle: F.A.Z.
Autorenporträt / Rauchhaupt, Ulf von (UvR)
Ulf von Rauchhaupt
Redakteur im Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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