Physikalische Vulkanologie
Die Physik von Vulkanausbrüchen zu untersuchen ist ein recht neues Feld, verglichen mit der Kartierung und Analyse der Ablagerungen vergangener Vulkanausbrüche. Die reine Beobachtung und Beschreibung vulkanischer Prozesse lässt sich auf Plinius den Jüngeren zurückverfolgen. Er beobachtete den Ausbruch des Vulkans Vesuv (Italien), der 79 n.Chr. die Städte Pompeji und Herculaneum zerstörte.
Die physikalische Vulkanologie beschäftigt sich zum Einen mit der Entwicklung neuer Messmethoden und dem Aufbau von Messnetzwerken, zum Anderen mit der Analyse und Interpretation der gewonnenen Messdaten. Zur Datenanalyse werden neue Methoden entwickelt und physikalische Zusammenhänge und Prozesse erforscht. Für die Verifikation der Dateninterpretation werden Simulationen am Computer (sog. numerische Modelle) und Experimente im Labor (sog. analoge Modelle) durchgeführt.
Das Ziel der physikalischen Vulkanologie ist es, einen oder mehrere physikalische Parameter zu identifizieren, die an jedem Vulkan in Echtzeit überwacht werden können und die Vorhersage von Eruptionen ermöglichen. Dazu muss das physikalische System "Vulkan" genau beschrieben und charakterisiert werden.
Identifizierung pulsartiger Eruptionen am Stromboli mittels rekurrenter neuronaler Netze (RNN)
P. Werdenbach-Jarklowski (2019)
Der Stromboli ist ein sehr häufig eruptierender Vulkan der gut überwacht wird und Beobachtungen lassen darauf schließen, dass manche Eruptionen pulsartige Merkmale aufweisen. Jedoch sind die Datenmengen erheblich und eine manuelle Durchsicht um diese Merkmale innerhalb eines Ereignisses aufzuspüren ist sowohl sehr zeitaufwendig als auch monoton. Darüber hinaus muss dieser Arbeitsschritt bisher für jede Messkampagne wiederholt werden. Neue technische Entwicklungen wie neuronale Netzwerke, insbesondere rekurrente, sollen angewendet werden um deren Einsatzmöglichkeiten zur automatisierten Klassifizierung einzelner Pulse zu erkunden und somit zukünftige Untersuchungen zu erleichtern.
Deformation am Vulkankomplex Chiles-Cerro Negro, kolumbianisch-ecuadorianische Grenze
A. Vasquez Castillo (2019)
Die auf der Oberfläche von Vulkanzonen registrierten Bewegungen spiegeln die Dynamik von unterirdischen Flüssigkeiten wie Magma, Gas oder Wasser oder auch die Bewegungen der Erdkruste entsprechend der strukturellen Konfiguration (Störungen) der Region wider. Die Messung der Verformung, die der Boden durch diese Prozesse erfährt, erlaubt, daraus abzuleiten, wie sich der Vulkan in seinem Inneren verhält und seine Dynamik zu verstehen. Diese Beobachtungen, zusammen mit anderen vulkanologischen Überwachungstechniken, ermöglichen, Muster im Zusammenhang mit möglichen Ausbrüchen zu identifizieren und dadurch das Wissen über vulkanische Gefahren für die nächstgelegene Zivilbevölkerung zu erweitern.
In meiner Masterarbeit analysiere ich die Bodenverformung im Chiles-Cerro-Negro-Vulkan-Komplex (CVCCN), an der kolumbianisch-ecuadorianischen Grenze, wobei die Verformungsmuster Informationen über die Dynamik des magmatischen Materials liefern können. Die Entwicklung der Forschung basiert auf dem Einsatz geodätischer satellitengestützter Radar-Interferometrie (InSAR), GPS und Neigungsmesser.
Untersuchung der veränderten Dynamik gepulster Eruptionssäulen
K. Grunert (2019)
Der Zusammenhang zwischen der eruptierten Masse und der Höhe der Eruptionssäule wird bereits seit einiger Zeit untersucht. Eine aktuelle Studie hat jedoch gezeigt, dass Pulse in Eruptionen ebenfalls einen Einfluss auf die Eruptionssäulenhöhe hat, und dass bestimmte Arten von Pulsen höhere Eruptionssäulen erzeugen können als nicht gepulste Eruptionen, trotz gleicher oder sogar geringerer eruptierter Masse. Ich untersuche dieses Verhalten genauer, führe einige Parameterstudien mit PDAC (Pyroclastic Dispersal Analysis Code) durch und versuche dann, eine physikalische Erklärung für das Phänomen zu finden.