Je leest:

Vulkaanobservatie en economie

Vulkaanobservatie en economie

Vulkanen worden steeds meer en beter in de gaten gehouden met behulp van allerlei instrumenten zoals seismometers, satellieten en gasmeetapparatuur. Aardbevingen, tremoren, vervormingen van de vulkaan, de gasuitstoot, de temperatuur, rivieren/stroompjes en de aswolk worden gemeten en nauwkeurig geobserveerd. Daar waar nodig wordt een alarm afgegeven. Als het toch tot een uitbarsting komt kunnen de kosten alsnog in de miljarden lopen. Toch zijn vulkanisch actieve gebieden niet alléén maar lastig; uit de warmte van het gesmolten gesteente is geothermische energie te winnen.

Dat vulkanen zeer gevaarlijk zijn voor mens en omgeving is duidelijk. Vulkanologen blijven echter niet afwachten tot de volgende uitbarsting, maar gaan actief aan de slag om te bepalen wanneer die plaatsvindt. De belangrijkste methoden voor het bepalen verhoogde activiteit in de vulkaan zullen kort besproken worden. Als de vulkaan tot een uitbarsting komt, heeft het gevolgen voor de economie. In veel gevallen wordt een kostenraming gemaakt van de opgelopen schade aan huizen, landbouwgebieden, infrastuctuur etc. Dit artikel sluit af met een positief gevolg van vulkanen: de aardwarmte die gebruikt wordt voor de opwekking van geothermische energie en warm water.

Lava overstroomt wegen en toeristenfaciliteiten bij de uitbarsting van de Etna op Sicilië (Italië) in 1983. Bron: Smithsonian Institution, Global Volcanism Program

Observatie van vulkanen

Veel vulkanen worden in de gaten gehouden door plaatselijke specialisten. Het observeren (monitoren) gebeurt middels verschillende methoden. Bij verhoogde activiteit van de vulkaan wordt de plaatselijke bevolking gewaarschuwd en, indien nodig, geëvacueerd.

Aardbevingen

De eerste methode is het bepalen van de kracht, plaats en frequentie van aardbevingen die soms vooraf gaan aan een vulkaanuitbarsting. Een verhoging van het aantal aardbevingen geeft aan dat de vulkaan op uitbarsten kan staan. Voor het bepalen van deze aardbevingen gebruikt men seismografen/-meters, meetinstrumenten met een massa die stationair blijft terwijl de aarde beweegt door een aardbeving. De snelheid of verplaatsing wordt gemeten. Overigens, een explosieve vulkaanuitbarsting veroorzaakt ook trillingen die waar te nemen zijn met een seismograaf.

Een seismograaf tekent de trillingen van de aarde. Een grotere uitslag betekent een sterkere trilling.

Tremoren

Seismografen worden ook ingezet voor het meten van zogenaamde vulkanische tremoren. Dit zijn constante trillingen met een zeer lage frequentie (in Hertz), die voor of tijdens een uitbarsting kunnen optreden. Niet op elke tremorwaarneming volgt een uitbarsting. De oorzaak van een tremor is een drukverschil als gevolg van magma dat in het omringende gesteente dringt. Constante aanvoer van magma leidt tot een groot aantal kleine aardbevingen en is een sterke aanwijzing voor een komende uitbarsting. Ook verplaatsing van gas in de ondiepe ondergrond kan tremoren veroorzaken.

Vervormingen

Een derde methode om vulkanen in de gaten te houden is het meten van vervormingen van de vulkaan. Bij het vollopen van een magmakamer wordt druk opgebouwd, wat zich kan vertalen in het opzwellen van een gedeelte van de vulkaan, bijvoorbeeld de kraterbodem. Hiervoor gebruikt men GPS, radarmetingen, afstandsmetingen en hellingmetingen. Ook barsten op de vulkaan zelf tonen vervormingen aan.

Deze lijn is ongeveer 1 meter lang en aangebracht toen kleine barsten op Mount St. Helens verschenen in augustus 1982. Een paar dagen later was de lijn verbogen door de druk van rijzend magma in de vulkaan. Weer een paar dagen later barstte de vulkaan uit. Bron: USGS

Gasuitstoot

Ook een verhoogde uitstoot van gassen zoals zwaveldioxide (SO2) en koolstofdioxide (CO2) is een aanwijzing voor een op handen zijnde uitbarsting. Het nemen van gasmonsters is een gevaarlijk werkje omdat schadelijke gassen vrijkomen, de plaats van monstername vaak afgelegen is en de vulkaan ieder moment kan uitbarsten. Ook het weer is essentieel voor het nemen van gasmetingen.

Er zijn verschillende methoden om de uitstoot van vulkaangassen te bepalen. De bepaling van de hoeveelheid gas in de pluim uit de vulkaantop, directe gasmeting door mensen op de vulkaan, continue automatische gasmetingen en koolstofdioxide metingen aan de bodem zijn vier veelgebruikte meetmethoden.

Ook het water in de omgeving van de vulkaan wordt constant in de gaten gehouden. Veranderingen in de hoeveelheid opgelost gas en het verdampen van water kunnen aanwijzingen zijn voor een naderende uitbarsting.

Als een vulkaan is uitgebarsten komen grote hoeveelheden gas vrij zoals het schadelijke zwaveldioxide (SO2). Deze gassen kunnen naar bewoonde gebieden waaien en daar dood en verderf zaaien zoals bij de uitbarsting van de IJslandse Laki gebeurde in 1783. Windrichtingbepaling is hierbij van belang.

Op grotere hoogte wordt de hoeveelheid zwaveldioxide gemeten middels TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer) satellieten. Zowel het gehalte aan ozon en zwaveldioxide worden hiermee bepaald.

Een wetenschapper neemt een gasmonster van een fumarole, een opening op een vulkaan waardoor gassen naar buiten komen. Het monster wordt genomen van de Mageik vulkaan op Alaska. Bron: USGS

Temperatuur

Een vijfde methode is het bepalen van de temperatuur rond de vulkaan. Hiervoor worden onder andere infrarood-technieken gebruikt waarbij een eventuele opwarming zichtbaar wordt. De informatie komt uit satellietmetingen en uit metingen op de vulkaan zelf.

Rivieren en stroompjes

Als een vulkaan is uitgebarsten of actief is, houden onderzoekers de (eventueel verlegde) stroompjes en rivieren in de buurt scherp in de gaten op een verhoogde afvoer van sediment (grind, zand, silt en klei). Na een uitbarsting kunnen zich namelijk dodelijke lahars (modderstromen) vormen. Ook de decennia erna kunnen nog grote hoeveelheden sediment afgevoerd worden. De vegetatie, die de bodem vasthoudt, is namelijk weggevaagd door de uitbarsting waardoor veel sediment vrij is komen te liggen. Een gedeelte van het sediment zal in de rivierbedding bezinken waardoor de rivier eerder overstroomt.

Onderzoekers installeren een lahar detectie systeem bij de Pinatubo (Filippijnen). Bij rivieren/stroompjes in de buurt van de vulkaan worden seismometers geplaatst. Die registreren de grondtrillingen van een lahar en geven die door aan een observatorium. Door snelle waarschuwingen kunnen vele levens worden gered. Bron: USGS

Aswolk

Ook het luchtverkeer kan veel hinder ondervinden van een uitbarsting. Vulkanische as (bestaande uit kleine steentjes, mineralen en glas) is zeer gevaarlijk voor een vliegtuig. De motoren van het vliegtuig kunnen uitvallen en bruin stof en gas kan het vliegtuig binnenkomen. Het as gaat soms de hele aarde rond als gevolg van luchtcirculatie op grote hoogte. Uiteraard is het vulkanische as het gevaarlijkst dichtbij de vulkaan zelf vanwege de hogere concentratie van asdeeltjes. Een aslaag veroorzaakt gladheid en kan landingsbanen in de omgeving onbruikbaar maken.

Meteorologische diensten houden dan ook een eventuele eruptiekolom en de windrichting waar het as naar toe gaat in de gaten en slaan eventueel alarm. Satellietdetectie is daarvan een onderdeel naast observatie bij vulkanen zelf.

Vulkanen en economie

Kosten uitbarstingen

Het spektakel van de uitbarsting zelf is helemaal gratis, maar de schade zorgt wel voor een aanslag op de regionale economie. Factoren die hierbij een rol spelen zijn de kracht van de uitbarsting, maar ook de hoeveelheid steden, mensen, goederen, infrastructuur en natuurlijke hulpbronnen in de omgeving. Een deel van de schade is te voorkomen door een tijdige evacuatie en het veranderen van vliegroutes. Maar lang niet alles kan gered worden.

Bij de uitbarsting van de Kilauea (Hawaï) in 1955 was de verloren gegane suiker de grootste kostenpost. En bij de uitbarsting was van Mount St. Helens in 1980 kostte de schade aan de vegetatie het meest; er waren namelijk weinig steden en dorpen in de buurt. De totale kosten van de uitbarsting kwamen uit op 1 miljard dollar (US). De uitbarsting van de Nevado del Ruiz kostte maar liefst 7,7 miljard dollar. De schadepost was zo groot, omdat de nabijgelegen stad Armero compleet verwoest werd. De kosten voor de uitbarsting van de Pintatubo op de Filippijnen in 1991 zou een kostenpost hebben gehad van meer dan 5,5 miljard pesos (=135 miljoen US dollar). De kosten van kapotte vliegtuigmotoren kunnen oplopen tot tientallen miljoenen dollars.

Geothermische energie

Vulkanen kosten niet alleen geld, ze leveren ook op. Aardwarmte kan bijvoorbeeld heel nuttig gebruikt worden voor energie- en warmwatervoorziening. Groot voordeel is dat deze energiebron geen CO2 uitstoot. Hoe dichter het magma onder de aardkorst zit des te makkelijker de aardwarmte te winnen is. Vandaar ook dat bij vulkanisch actieve gebieden veel aardwarmte beschikbaar komt. Geothermische vindplaatsen liggen dan ook veelal langs de randen van aardplaten en bij hotspots.

Geothermische energie wordt voornamelijk gewonnen uit hydrothermale reservoirs, reservoirs die stoom en/of warm water bevatten. IJsland is een voorbeeld waar zo geothermische energie wordt gewonnen. De hoofdstad Reykjavik met zijn 150.000 inwoners wordt bijna in zijn geheel van warm water en verwarming voorzien door deze alternatieve energiebron. Hiervoor worden meer dan honderd bronnen met een diepte van 300-2200 m gebruikt. Ook in de Verenigde Staten (ook Hawaï), Mexico, de Filippijnen en in Italië staan geothermische energiecentrales.

De Nashvellir geothermische energiecentrale in het zuiden van IJsland ligt bij de Hengill vulkaan. De centrale produceert 120 megawatt en 1800 liter warm water per seconde.

De technieken voor het observeren van vulkanen zijn in de afgelopen decennia sterk verbeterd. Ook het budget dat beschikbaar is voor actieve observatie groeit nog steeds. Grote uitbarstingen zoals die van Mount St. Helens (1980) en de Pinatubo (1991) hebben hier zeker een steentje aan bijgedragen. De kosten voor het observeren en in standhouden van de apparatuur zijn gigantisch. Met de steeds stijgende wereldbevolking zullen ook minder geliefde gebieden zoals vulkanische actieve gebieden steeds meer bewoond raken. Het risico van een grote kostenpost door een uitbarsting neemt daardoor steeds toe. Voorkomen is beter dan genezen, maar een vulkaan laat zich niet leiden en blijft grotendeels onvoorspelbaar. Het enige wat gedaan kan worden is tijdig waarschuwen ten koste van miljarden dollars. Beknibbelen op de kosten voor de veiligheid van de mens is voor velen echter een groot taboe. Veiligheid voor (bijna) alles dus, zoals het hoort!

Boekreferentie:

Decker, R. & Decker, B., 2001. Vulkanen: H14.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 april 2008

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE