Een vulkanisch gevaar verwijst naar elk potentieel gevaarlijk vulkanisch proces dat mensenlevens, bestaansmiddelen en/of infrastructuur in gevaar kan brengen. Verschillende gevaren kunnen het gebied rond de vulkaan treffen, zoals lavastromen, pyroclastische stromen, lahars en puinlawines. Vulkanische activiteit brengt ook gevaren met zich mee die gebieden ver van de vulkaan kunnen treffen, zoals het vrijkomen van gassen, asval en tsunami. Dergelijke gevaren kunnen gevolgen hebben voor gebieden op honderden tot duizenden kilometers van de vulkaan, met mogelijk aanzienlijke gevolgen voor de gezondheid en de economie. (BGS 2012)
Ondanks het feit dat vulkanen gevaarlijk kunnen zijn, zijn er tal van redenen waarom mensen in de buurt van vulkanen wonen. Er kunnen emotionele, maatschappelijke en economische voordelen aan verbonden zijn. Voor mensen die in de buurt van vulkanen wonen, is kennis over vulkanische gevaren slechts één manier om hun risico’s te verminderen.
Soorten vulkanisch gevaar
In het volgende gedeelte wordt een reeks vulkanische gevaren en de mogelijke gevolgen voor mens en milieu toegelicht.
– tefra/asval
– gas
– lavastromen en lavakoepels
– pyroclastische stromen
– landverschuivingen en puinlawines
– lahars (modderstromen)
– jökulhlaups
– tsunami
Tefra/asval
Belevenis: Ashfall – “Een Eclips”. Bron: VolFilm.
Tijdens vulkaanuitbarstingen kan as, dat bestaat uit kleine, scherpe, hoekige glasscherven en ander vulkanisch gesteente, hoog de lucht in worden gestuurd, soms tot in de stratosfeer. Vulkanische producten worden meestal aangeduid met een naam naar gelang van de grootte van de clast, die kan variëren van meters tot microns in grootte. Tefra wordt gebruikt als overkoepelende term om alle uitgebarsten clasten te beschrijven, ongeacht hun grootte, terwijl de term as deeltjes beschrijft van minder dan 2 mm groot.
Tijdens een uitbarsting zal de meeste tefra op de grond rond de vulkaan vallen. Deze tefra kan de daken van gebouwen belasten en de wegmarkeringen aan het zicht onttrekken, waardoor het reizen wordt bemoeilijkt. De belasting van bladeren met tefra kan leiden tot het begraven van planten, of het afrukken van takken van bomen, en kan dus een aanzienlijke invloed hebben op de landbouw. Door de fijnkorrelige aard van vulkanische as wordt het gemakkelijk door de wind vervoerd tot op afstanden van 100 tot 1000 km van de vulkaan. Door zijn abrasieve aard kan vulkaanas schade toebrengen aan vliegtuigen.
In 2010 barstte dikke as uit de Eyjafjallajökull-vulkaan op IJsland uit, die pluimen vormde die hoogten bereikten van 5-7 km. Bron: NASA Earth Observatory.
De Eyjafjallajökull-uitbarsting van 2010 en de aswolk veroorzaakten dat het luchtruim van het Verenigd Koninkrijk van 15-20 april gesloten moest blijven, waardoor het reizen aanzienlijk werd verstoord. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Tijdens de uitbarsting van de Eyjafjallajökull in 2010 heeft de BGS-laboratoriumanalyse van asmonsters die waren genomen van een voorruit van een auto in het Verenigd Koninkrijk, aangetoond dat afzonderlijke askorrels waren gevormd uit zowel glas- als kristalfragmenten. Dergelijke ‘glasachtige’ vulkanische as kan schade veroorzaken aan vliegtuigen en helikopters. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden
Schade aan daken en instorting veroorzaakt door vulkanische as van uitbarstingen van de vulkaan Soufrière Hills, Montserrat, in 1995. Veel gebouwen met daken van gegalvaniseerd golfstaal en auto’s werden zwaar beschadigd door zure regen, die ontstond toen regen zich vermengde met vulkanische gassen en as. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden
Snel feit
Eén verklaring voor de ‘bloedrode’ wolken bij zonsondergang die Edvard Munch heeft afgebeeld in het schilderij ‘De Schreeuw’, is de vulkaanuitbarsting van Krakatau in 1883. Bij de uitbarsting werden grote hoeveelheden gas en as uitgestoten die de kleur van de hemel wereldwijd veranderden.
Gas
Verschillende gassen kunnen door actieve vulkanen worden uitgestoten vóór, tijdens of na een uitbarsting en kunnen plaatselijk diverse gezondheidsrisico’s veroorzaken, maar kunnen ook het klimaat wereldwijd beïnvloeden. De vijf belangrijkste gassen die een bedreiging voor de gezondheid vormen zijn:
- koolstofdioxide
- waterstofchloride, waterstoffluoride en zwavelwaterstof
- zwaveldioxide
Mensen kunnen aan schadelijke vulkanische gassen worden blootgesteld door ze in te ademen of door contact met de huid en de ogen. De gezondheidseffecten variëren van mild tot ernstig met af en toe dodelijke blootstelling. Na blootstelling kunnen mensen ademhalingsmoeilijkheden en een jeukende huid melden.
Vulkanische gassen zijn bijzonder gevaarlijk omdat ze niet zichtbaar zijn, en omdat ze dichter zijn dan de omgevingslucht, kunnen ze in depressies rond een actieve vulkaan blijven hangen. Hoge concentraties vulkanisch gas kunnen ook in vliegtuigen een gevaar voor de gezondheid vormen. Zwavelgassen zetten zich om in sulfaataerosolen (voornamelijk zwavelzuur) die, als ze de stratosfeer bereiken, daar jaren kunnen blijven en op korte termijn klimaatveranderingen kunnen veroorzaken.
Vulkanische gassen: de gevolgen. Bron: VolFilm.
Lava-stromen en lavakoepels
Lava’s zijn stromen magma die aan het oppervlak van een vulkaan worden geëxtrudeerd. In het algemeen komen er bij lavastromen zelden mensen om het leven, omdat ze meestal langzaam stromen, zodat er voldoende tijd is om mensen te evacueren. Zij vernietigen echter wel alles op hun weg door een combinatie van begraving, verbrijzeling en hitte, en dergelijke uitbarstingen gaan ook gepaard met de uitstoot van vulkanische gassen en aërosolen.
De viscositeit, het gemak waarmee een vloeistof kan stromen, van lavastromen neemt over het algemeen toe met het siliciumgehalte en neemt af met een stijging van de temperatuur en het watergehalte.Basalten met een lage viscositeit zijn de meest vloeibare van de gewone lavatypen en komen gewoonlijk tot uitbarsting bij temperaturen van 1100°-1200°C. Andesieten met hoge viscositeit zijn veel minder vloeibaar dan basalt en komen tot uitbarsting bij temperaturen van ongeveer 700°-900°C.
Of anders gezegd, de ijzer/magnesiumrijke basaltische magma’s zijn het meest vloeibaar (lage viscositeit) aan de ene kant van de schaal en siliciumrijke zijn het minst vloeibaar (zeer viskeus) aan de andere kant.
Basaltische magma’s kunnen relatief lange afstanden stromen. Lavas met een hoge viscositeit (andesieten) daarentegen worden gewoonlijk met lage snelheid uitgebarsten en vormen korte, dikke stromen of koepels met steile zijkanten die niet ver van vulkanische openingen verwijderd zijn.
De verplaatsingssnelheid van lavastromen varieert meestal van enkele meters per uur voor lavastromen met een hoog silicagehalte (andesieten) tot enkele kilometers per uur voor vloeibare basalten. Lavakoepels ontstaan wanneer lava met een hoge viscositeit langzaam uit een vulkaan wordt gebarsten. Door de hoge viscositeit van de lava kan deze zich niet ver van de opening verplaatsen, en bouwt zich een koepel van lava op. Deze lavakoepels zijn bijzonder gevaarlijk, omdat zij de neiging hebben instabiel te zijn, en kunnen instorten waardoor pyroclastische dichtheidsstromen ontstaan.
Lava: het gevaar. Bron: VolFilm.
Flood Basalts
Flood Basalts zijn een uitzonderlijke vorm of lava flow. Deze uitbarstingen zijn zeldzaam, en ons begrip van deze gebeurtenissen is gebaseerd op de studie van vroegere uitbarstingen op plaatsen zoals de Deccan Traps, in India, of de Siberische Traps. Dergelijke uitbarstingen treffen grote gebieden, tot continentaal formaat (meer dan een miljoen vierkante kilometer), kunnen een dikte van een kilometer hebben, en grote hoeveelheden gas vrijlaten en kunnen luchtvervuiling veroorzaken en zelfs van invloed zijn op het klimaat.
We kunnen veel leren van vloedbasalten die in IJsland plaatsvinden. In 2014 bereikte de Holuhraun fissure eruptie de grootte van overstromingsbasalt. Het is nu de grootste vloedbasalt in IJsland sinds de uitbarsting van Laki in 1783-84, die de dood veroorzaakte van ongeveer 20% van de IJslandse bevolking door milieuvervuiling en hongersnood en hoogstwaarschijnlijk verhoogde sterfteniveaus, elders in Europa, door luchtvervuiling door zwavelhoudend gas en aërosolen. Gelukkig zijn overstromingen van basalt uitbarstingen zeer zeldzaam!
In september 2014 waren BGS-vulkanologen getuige van de Holuhraun fissure eruption nabij de Vatnajokull-ijskap in IJsland. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Deze satellietfoto uit februari 2020 toont een 2 miljard jaar oud vloedbasalt dat bekendstaat als de Labrador Trough, Canada. Bron: NASA Earth Observatory.
Pyroclastische stromen
Pyroclastische stromen zijn hete ‘dichtheidsstromen’ bestaande uit mengsels van steenpuin en gas, die met hoge snelheid over de grond stromen. Onder invloed van de zwaartekracht stromen ze meestal van hellingen, langs valleien en naar lager gelegen gebieden; hoewel pyroklastische stromen extreem krachtig of energiek zijn, is bekend dat ze de zwaartekracht trotseren en zich bergopwaarts verplaatsen. De temperatuur van pyroclastische stromen kan variëren van 100 °C tot 600 °C. Zij verplaatsen zich gewoonlijk met 70 mph of sneller langs de zijkanten van de vulkaan.
Pyroklastische stroom: het gevaar. Bron: VolFilm
Fountain collapse pyroclastic flows
Pyroclastische stromen ontstaan door een aantal mechanismen, hetzij door het instorten van een lavakoepel, hetzij tijdens explosieve eruptieve activiteit, waarbij het mengsel van gas en as dat door de vulkaan wordt uitgestoten te dicht is om drijvend in de atmosfeer te stijgen, en in plaats daarvan rond de vulkaan ineenstort.
Pyroclastische stroom als gevolg van fonteininstorting. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Pyroklastische stroom als gevolg van instorting van fontein, augustus 1997, vulkaan Soufrière Hills, Montserrat. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Dome collapse pyroclastic flows
Vulkanen die zeer viskeuze, of kleverige, lavas uitbarsten om koepels te vormen, kunnen ook pyroclastische stromen produceren wanneer de koepel instabiel wordt. Pyroklastische stromen ontstaan wanneer grote delen van de koepel instorten en uiteenvallen.
Pyroklastische stroming als gevolg van koepelinstorting. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Pyroklastische stroming als gevolg van instorting koepel nadert een stad, juni 1997, vulkaan Soufrière Hills, Montserrat. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Snel feit
Pyroclastische stromen worden ook wel ‘nuées ardentes’ genoemd, wat gloeiende wolken betekent in het Frans
Pyroklastische stromen produceren afzettingen van hete as en rotsen rond de flanken van de vulkaan. Temperaturen kunnen oplopen tot meer dan 400 graden Celsius in materiaal dat enkele maanden oud is. Deze foto’s tonen typische afzettingen van pyroklastische stromen die ontstaan bij de instorting van koepels en fonteinen.
Pumice deposits near Bethel, from fountain collapse pyroclastic flows, autumn 1997, Soufrière Hills Volcano, Montserrat. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Pyroklastische stroomafzettingen van de ineenstorting van de koepel in juni 1997, Soufrière Hills vulkaan, Montserrat. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Landverschuivingen en puinlawines
Afzettingen van puinlawines en landverschuivingen komen vaak voor, maar worden niet noodzakelijkerwijs veroorzaakt door een daadwerkelijke vulkaanuitbarsting of vulkanische activiteit. Zij kunnen ontstaan als gevolg van een vulkanische explosie of het instorten van een koepel, vooral in een omgeving waar zware regenval voorkomt. Puinlawines hebben de neiging zich te kanaliseren in valleien en kunnen grote afstanden afleggen tot ver buiten hun brongebied. Het is moeilijk om de gevolgen van puinlawines te beperken omdat zij zich zonder waarschuwing kunnen voordoen, zelfs op slapende vulkanen, en grote gebieden kunnen verwoesten. Eenmaal begonnen, is het onmogelijk om gebieden in de paden van puinlawines te evacueren vanwege de grote snelheid waarmee zij zich verplaatsen.
Op tweede kerstdag 1997 veroorzaakte een grote vulkanische explosie de gedeeltelijke instorting van de vulkaan van Soufrière Hills, Montserrat, die een puinlawine op gang bracht. Ongeveer 60 miljoen kubieke meter koepel en kraterwand reisde als een puinlawine met ander pyroclastisch materiaal naar het zuiden. De dorpen St Patrick’s en Morris werden in minder dan 30 minuten weggevaagd. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Lahars
Een lahar is een soort vulkanische modderstroom, die bestaat uit vulkanisch puin en (warm of koud) water. Lahars verplaatsen zich zeer snel met snelheden die variëren van minder dan 10 km per uur tot enkele tientallen kilometers per uur. Ze kunnen ontstaan als gevolg van uitbarstingen waarbij ijs of sneeuw betrokken is. Hierdoor kunnen grote hoeveelheden smeltwater ontstaan. Wanneer deze met puin beladen stromen zich stroomafwaarts door valleien bewegen, kunnen zij meer los materiaal verzamelen. Lahars kunnen ook worden uitgelokt, of gemobiliseerd, door zware regenval.
Viscus modderstromen kunnen meer dan 60% sedimenten bevatten (40% water) en hebben de consistentie van nat beton. Minder viskeuze modderstromen, met een hoger watergehalte, lijken op stortvloeden.
Lahars: het gevaar. Bron: VolFilm
Lahars zijn in historische tijden een belangrijke oorzaak van dodelijke slachtoffers geweest. In 1985 bijvoorbeeld kwamen 23 000 mensen om het leven als gevolg van de Nevado del Ruiz lahar in Colombia. Dodelijke slachtoffers en gewonden als gevolg van lahars kunnen worden vermeden als gemeenschappen snel naar hooggelegen gebieden worden geëvacueerd.
In april 2000 was een groot deel van de stad Plymouth bedolven door vulkanische modderstromen na perioden van hevige regenval; vulkaan Soufrière Hills, Montserrat. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Lahars (modderstromen) in een rivierdal Soufrière Hills vulkaan, Montserrat (2002). Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden.
Jökulhlaups
Jökulhlaup is een IJslands woord dat wordt gebruikt om een glaciale uitbarsting vloed te beschrijven, dat is een plotselinge vrijlating van water uit een meer dat ligt onder of dicht bij een gletsjer. Een van de oorzaken van een jökulhlaup kan een vulkaanuitbarsting zijn die onder een gletsjer ligt en die het ijs doet smelten of een dam van glaciale morene-sedimenten verzwakt. Door het plotseling wegvallen van de dam in het meer komt een enorme hoeveelheid water vrij, waardoor een “megavloed” ontstaat die wegen en bruggen kan wegspoelen.
Deze satellietfoto van Zuidoost-IJsland uit 1996 toont de aspluim afkomstig van de Grimsvötn-vulkaan tijdens een uitbarsting die resulteerde in de grootste Jökulhlaup in de geschiedenis van de mensheid. De Grimsvötn-vulkaan ligt onder de Vatnojokull-ijskap, die het “thuis” is van ongeveer 30 gletsjers en zeven vulkanen. Het water, dat vrijkwam door het subglaciale smelten, volgde de door de pijlen getekende route en spoelde wegen en verschillende bruggen weg; ongeveer 3 km3 ijs werd gesmolten tijdens de 13 dagen van de uitbarsting. Bron: NASA Earth Observatory.
Tsunami
Tsunami’s kunnen ontstaan als gevolg van een breed scala aan geologische activiteiten, van aardbevingen tot aardverschuivingen. Hoewel minder vaak voorkomend, kunnen vulkanen ook tsunami’s veroorzaken. In de geschiedenis hebben tsunami’s zelfs de meeste dodelijke slachtoffers veroorzaakt in verband met vulkaanuitbarstingen. Tsunami’s ontstaan wanneer water, hetzij in een meer, hetzij in zee, zich verplaatst. Bij vulkanen kan dit gebeuren door een aantal mechanismen, bijvoorbeeld onderzeese uitbarstingen, instorting van een deel van een vulkanisch bouwwerk of het binnendringen van lava of pyroclastische dichtheidsstromen in het omringende water. Terwijl onderzeese uitbarstingen slechts plaatselijke tsunami’s kunnen veroorzaken, kunnen grote verwoestende tsunami’s die hele continenten treffen, worden gevormd tijdens grote explosieve pyroklastische dichtheidsvormende erupties.
Een voorbeeld van zo’n gebeurtenis is de uitbarsting van Krakatau in 1883 in Indonesië. Hoewel er nog steeds discussie is over de precieze bron van de tsunami’s, produceerde de uitbarsting grote pyroklastische stromen en leidde tot het instorten van de vulkaan. Er ontstonden tal van tsunami’s, waarvan de meest verwoestende meer dan 36 000 doden tot gevolg had. Meer recent, in 2018, vormde zich een andere tsunami in verband met activiteit op hetzelfde vulkanische complex. Anak Krakatau, wat vertaald het “kind van Anak” betekent, is de vulkaan die zich in de afgelopen 100 jaar heeft opgebouwd aan de rand van de caldera van Krakatau uit 1883. In dec 2018 stortte ongeveer ~ % van de vulkaan in de omringende zeeën, en vormde een tsunami die een groot deel van de kust langs de Straat Sunda trof, en resulteerde in de dood van meer dan 400 mensen.
Drone-beeld van Anak Krakatau-vulkaan genomen tijdens BGS-veldwerk in augustus 2019. Bron: BGS ©UKRI. Alle rechten voorbehouden. (Sam Engwell en Edo Marshal).