‘Hoe gevaarlijk zijn vulkanen?’

Vulkanoloog Sam Poppe buigt zich voor de Universiteit van Vlaanderen over de vraag in hoeverre we vulkaanuitbarstingen betrouwbaar kunnen voorspellen.

Vulkaanuitbarstingen komen geregeld in het nieuws. In Oktober-November 2017 was er Agung op het Indonesische Bali, begin dit jaar Mayon op de Filippijnen. Sinds de uitbarsting van Eyjafjallajökull op IJsland in 2010 – wie herinnert zich niet de bandiet die het Europese luchtruim lamlegde – lokt elke IJslandse aardbevingscrisis, hoe groot of hoe klein ook, wel een resem aan artikelen groot en klein, ook al lijkt er volgens experten geen onmiddellijke kans op uitbarsting. Deze media-aandacht is begrijpelijk, vulkanen zijn fascinerend – ‘Ontploft hij of ontploft hij niet?’ – en de beelden van lavafonteinen en aswolken steeds impressionant.

De gevolgen op omwonenden en infrastructuur zijn ook vaak verstrekkend. De taak van vulkanologen, aardwetenschappers zoals mezelf, die zich gespecialiseerd hebben in vulkanisme, is om de activiteit van specifieke vulkanen op te volgen en te voorspellen vanuit observatoria, of om de kennis van complexe vulkanische processen te vergroten via fundamenteel onderzoek. Maar hoe onzeker zijn die voorspellingen? En waarom botsen ze vaak met de hedendaagse honger naar snel – en complexloos – nieuws?

Vulkanen, echt alomtegenwoordig?

Een vulkaan is niets meer of minder dan een opening in de grond waaruit vast, vloeibaar of gasvorming materiaal uit de aarde komt (as, stenen, lava, gas). Magma is het heet gesmolten gesteente, inclusief gassen, dat naar die openingen wordt aangevoerd. Eens aan het oppervlak noemen we het geen maagma meer, maar lava. Onze aardbol telt ongeveer 1550 potentieel actieve vulkanen, die in de voorbije 10 000 jaar één of meerdere keren uitbarstten. We nemen dus voor de veiligheid aan dat ze dat zeer waarschijnlijk opnieuw kunnen doen in de toekomst.

Tot dat lijstje behoren enkele vulkanen waar de laatste uitbarsting langer geleden is, maar we weten dat zich daar nog steeds vloeibaar magma bevindt en de rusttijd tussen opeenvolgende ‘super’uitbarstingen veel langer is dan 10.000 jaar. Wereldwijd concentreren die vulkanen zich langs de randen van divergerende of convergerende tektonische aardplaten. Soms wordt magma ook geproduceerd onder het midden van een plaat, zulke locaties noemen we hotspots.

Zo’n 800 miljoen mensen, of 10 procent van de wereldbevolking, wonen binnen een straal van 100 km van een potentieel actieve vulkaan. De impact van de meeste vulkaanuitbarstingen reikt natuurlijk geen honderd kilometer ver, maar dit is wel het geval voor de grootste uitbarstingen. Mensen wonen rond vulkanen omdat de voordelen van een vulkanisch gebied op korte termijn – vruchtbare grond, bouwmaterialen, geothermie, toerisme – lijken op te wegen tegen de gevaren van een uitbarsting op lange termijn.

Vele vulkanen barsten slechts elke tientallen tot honderden jaren uit, de kans dat dit gebeurt in een mensenleven is dus soms gewoonweg te klein ten opzichte van al die voordelen. In vele andere gevallen, kent men de uitbarstingsgeschiedenis en huidige activiteit van een vulkaan gewoonweg onvoldoende om zich bewust te zijn van de gevaren. En zelfs al kent men alle gevaren, een miljoenenstad die simpelweg bovenop vulkanisch actief gebied blijkt gevestigd te zijn kan je economisch gezien moeilijk verplaatsen.

Breed gamma aan vulkaanvormen

Vraag je aan een schoolkind om een vulkaan te tekenen, tekent deze de typische steile berg met afgeplatte top: een stratovulkaan. Er bestaat echter een heel breed gamma aan vormen die vulkanen kunnen hebben en dat vloeit voort uit het feit dat onder andere de chemische samenstelling en gasinhoud van magma bepaalt hoe vloeibaar het magma en explosief een uitbarsting zal zijn. Vloeibare lavastromen met weinig gassen bouwen flauwhellende schildvulkanen, zoals op Hawaii. Stratovulkanen zoals Agung en Mayon vormen zich door stijver magma dat bij weinig gassen steile lavakoepels vormt, en bij veel gassen explosief uitbarst.

Microscopische asdeeltjes en gassen zoals methaan, zwavelgas en CO₂ worden dan als aspluimen tot soms tientallen kilometers de atmosfeer ingejaagd. Binnen enkele kilometers rond de vulkaan regenen dan dikke aspakketten neer die daken van gebouwen, bovengrondse electriciteits- en communicatieleidingen, planten en bomen doen bezwijken. De scherpe asdeeltjes en hun chemische coating zijn ook zeer schadelijk bij inademing. Zowel lavakoepels als aspluimen kunnen instorten onder hun gewicht, en de resulterende lawine’s of zogenaamde pyroklastische stromenvan 500-600°C heet razen van een vulkaanflank af aan topsnelheden boven 100 km/u. Eender wie of wat in hun pad is dus verloren, zoals in Pompeii en Herculaneum in 79 na Christus.

Bij de meest intense uitbarstingen kunnen vulkanen instorten in hun lege magmareservoir en zo geen hoge bergen maar diepe caldera’s vormen. En dan zijn er nog secundaire effecten zoals ‘lahars’, modderstromen die zich vormen tijdens of jaren na een uitbarsting wanneer regen- of smeltwater assen en soms metersgrote lavablokken remobiliseert en zo plots hele gebieden overspoelt.

Ook tussen uitbarstingen door ontsnappen gassen uit actieve vulkanen, die vaak gevaarlijk zijn voor inademing en frequent voor dodelijke ongelukken zorgen. Kortom, een heel spectrum aan gevaren om rekening mee te houden wanneer je dichtbij een vulkaan woont.

Kunnen we vulkaanuitbarstingen betrouwbaar voorspellen?

Een enkele vulkaan kan grotere en kleinere uitbarstingen van verschillende type’s voortbrengen. Een eerste stap is het voorspellen van het potentieel van een vulkaan en de terugkeertijd tussen uitbarstingen door het karakteriseren van zijn uitbarstingsgeschiedenis. De intensiteit van al die uitbarstingen bepalen we via de Volcanic Explosivity Index, een schaal van 0 tot 8, gebaseerd op het volume aan uitgebarsten vulkanisch materiaal en de hoogte van de aspluim. Hoe hoger de VEI, hoe minder vaak zulk een uitbarsting voorkomt ergens ter wereld. Een VEI 1 uitbarsting zien we bijna dagelijks op vulkanen met een open systeem zoals een permanent lavameer in hun krater.

De uitbarsting van Vesuvius in 79 na Christus daarentegen was met meer dan 1 km³ uitgebarsten materiaal goed voor een VEI 5, wat gemiddeld elke 12 jaar voorkomt. Een ‘superuitbarsting’ van VEI 7 stoot meer dan 100 km³ materiaal uit, maar komt slechts elke 500 à 1000 jaar voor, terwijl we er slechts twee kennen uit de laatste 100 000 jaar met een een VEI 8. De gemiddelde terugkeertijd tussen uitbarstingen wordt vaak als een absolute waarheid voorgesteld, maar is eerder een ruwe indicatie omdat ze zoveel verschilt doorheen de levensduur van een vulkaan.

Bewaken van de onrust van een vulkaan

Een tweede stap is het observeren of ‘bewaken’ van de huidige onrust van een vulkaan. Wanneer magma omhoogstijgt door de aardkorst, produceert het aardbevingen die meestal te klein zijn om te voelen, maar wel gemeten kunnen worden met seismometers. Verplaatsingen van de locaties van die aardbevingen wijzen er op dat magma zich voortbeweegt of zich verzamelt in een magmakamer.

Het opbouwen van druk in een magmakamer duwt het omringende gesteente ook naar omhoog, wat zorgt voor vervormingen aan het aardoppervlak. Die kunnen we meten met GPS-stations op de grond of satellieten in de ruimte. Tot slot ontsnappen uit opstijgend magma gassen en warmte, die we kunnen meten via meetstations op de grond of satellieten.

Vulkanologen maken voorspellingen over mogelijke nabije uitbarstingen door die observaties van aardbevingen, grondvervorming, ontgassing en warmte-afgifte naast de geologische kennis van een vulkaan te leggen, vaak geholpen door computermodellen. Vaak komen we dan uit op verschillende mogelijke scenario’s (wordt het een lavastroom? Toch een aspluim?).

De observaties zelf zijn vaak onduidelijk of onzeker omdat we meestal meer meetpunten nodig hebben dan er meetstations zijn op een vulkaan. In een rapport aan het Amerikaanse Congres in 2017 stelden Amerikaanse vulkanologen dat minder dan de helft van die 1550 potentieel actieve vulkanen op één of andere manier bewaakt worden met minstens één meetstation, terwijl minder dan 100 daarvan ook echt voldoende bewaakt wordt om betrouwbare voorspellingen te kunnen maken. Zolang als we elk van de 1550 vulkanen waar mensen in de omgeving wonen met minstens één seismometer uitrusten, zullen we ook in de toekomst voor verrassingen komen te staan waarbij een ‘slapende’ vulkaan toch plots uitbarst, met alle gevolgen vandien voor die totaal onvoorbereide omwonenden.

Voortekenen van uitbarsting

Zijn er toch voortekenen voor een uitbarsting, kunnen rampen voorkomen worden door de lokale omwonenden op voorhand op te leiden, hen bewust te maken van alle mogelijke gevaren en gevolgen, hoe zich te beschermen, en desnoods te evacueren. Wanneer een vulkanologisch observatorium een evacuatie aan een overheid aanbeveelt op basis van voortekenen, moet die overheid een beslissing maken met zware sociale en economische gevolgen. Zo evacueerden Indonesische autoriteiten eind September 2017 122 500 omwonenden rond Agung op Bali na meer dan een maand van sterk gestegen aardbevingsaantallen.

Aanvankelijk gebeurde er niks en de vulkaan werd weer ietsje rustiger. Velen keerden terug, de beslissing werd sterk bekritiseerd, tot eind November de vulkaan toch plots uitbarstte en vele tienduizenden opnieuw evacueerden tot eind Februari 2018. Zowel omwonenden als de media spendeert te weinig aandacht aan het feit dat er onzekerheden gepaard gaan met voorspellingen, het is een procentuele verhouding tussen de kans dat de uitbarsting wel of niet zal plaatsvinden, meestal gebaseerd op de onvolledige informatie die we slechts kunnen verzamelen.

Hoe betrouwbaar is de berichtgeving?

Het is snel gebeurd. Een IJslandse prof vraagt zich tijdens een interview in een lokale krant af of het misschien beter is toch geen toeristen meer toe te laten op een bepaalde potentieel actieve vulkaan, en twee dagen later koppen alle grote Europese media dat heel Ijsland op ontploffen staat (gebaseerd op een waargebeurd verhaal…). Omgekeerd, claimden Belgische media in november 2017 volop dat Agung op Bali een beetje ‘rookte’ en een grote uitbarsting er misschien snel ging aankomen.

Vulkanen ‘roken’ niet, ze stoten vulkanische as uit, en Agung deed dat toen al drie dagen lang. Lees je artikels over vulkanen die vermoedelijk binnenkort zullen uitbarsten, is het dus altijd wijs de officiële bronnen eens te gaan bekijken. Voor IJsland is dat het Icelandic Met Office. Geen mededeling daar? Dan wijzen de observaties (nog) niet op een nakende uitbarsting. Alle info over alle momenteel uitbarstende en potentieel actieve vulkanen kan je steeds vinden op de website van het Smithsonian Global Volcanism Program.

Daar komt bovenop dat vulkanologen in de eerste plaats wetenschappers zijn, en meestal geen opleiding kregen in crisiscommunicatie. Soms krijgt egocentrisme, nationale faam of communicatief amateurisme dan de bovenhand boven correct en voorzichtig geformuleerde mededelingen, die soms extra bemoeilijkt worden wanneer officiële observatoria geconfronteerd worden met buitenlandse onderzoeksteams die zich via reacties in de media opstellen als de wetenschappelijke autoriteit waarover ze in feite geen autoriteit hebben.

En dan zijn er nog de quotes. Vaak worden de commentaren van experten maar deels geciteerd waardoor de nuance verloren gaat. Antwoordt een vulkanoloog dat een uitbarsting ‘voor morgen, overmorgen, volgende week, volgende maand of de volgende jaren’ kan zijn, is het dus wel heel ongenuanceerd om te stellen dat ‘we niet kunnen uitsluiten dat de uitbarsting voor morgen is’. Zulke ombuigingen voeden de sensatiedrang, en worden wel degelijk problematisch waar de woorden van een expert directe economische en sociale gevolgen hebben. Paniek brak al meermaals onterecht uit bij lokale omwonenden.

Dit komt de geloofwaardigheid van wetenschappers in het algemeen zelden ten goede, terwijl we reeds in tijden leven waarin experten steeds meer in twijfel gesteld worden. Zich informeren over de juiste terminologie, en deze ook systematisch toepassen, kan echt van levensbelang zijn. Kritisch blijven is dus de boodschap, zowel voor u, de lezer, als voor de media zelf.

Vulkanen en België, boeit het echt?

Is dit nu allemaal van belang voor ons Belgen? Er zijn toch geen actieve vulkanen in ons land? Neen, maar ze zijn wel dichtbij. De bekendste zijn te vinden op Ijsland en in Italië, maar ook in de Franse Auvergne en het Duitse Eifelgebied zijn er slapende systemen. We zijn in ons land niet blootgesteld aan de directe gevaren van mogelijke nieuwe uitbarstingen uit die gebieden, maar als de wind goed zit, en een nieuwe uitbarsting omvangrijk zou zijn kunnen dunne aslagen wel degelijk tot bij ons voorkomen.

Laacher See in de Eifel produceerde in ±12 900 V.C. ongeveer 6 km³ vulkanisch materiaal, goed voor een VEI van 6. De laatst gekende uitbarsting in het Eifelgebied dateert van de periode 8000-8600 V.C. en we beschouwen de Eifel dan ook als potentieel actief. Een uitbarsting in de Eifel is dus in de toekomst weinig waarschijnlijk, maar mogelijk, op minder dan 100 kilometer van onze meest Oostelijke grens. Woont u in Verviers? Dan rekenen we u nog nét tot die 10 procent van de wereldbevolking die dichtbij een potentieel actieve vulkaan woont.

En tot slot, zijn er de meest illustere vulkanen waarvan we weten dat ze ooit een ‘superuitbarsting’ voortbrachten met een VEI van 7 of 8. Zeg liever ‘super’uitbarsting dan ‘supervulkaan’, omdat uitbarstingen van een zelfde vulkaan sterk kunnen variëren qua intensiteit. Het klinkt minder sensationeel, maar misschien is dat nu net het punt. In Europa is er de uitbarsting van het Griekse Santorini in 1610 V.C., die de Minoaanse beschaving op Kreta uitroeide, of de Italiaanse Campi Flegreii caldera onder het Noorden van Napels, net geen miljoenenstad.

Terwijl Yellowstone in de Verenigde Staten 630 000 jaar geleden zowat half van Verenigde Staten onder een asdeken bedekte (VEI 8), vond de meest recente superuitbarsting (VEI 7) in 1815 plaats op het Indonesische Tambora. Uit de geologische archieven kunnen we afleiden dat zulke uitbarstingen in het verleden enorme gebieden onder aslagen bedekten, en hun assen en gassen jarenlang in de hoge stratosfeer en atmosfeer zonlicht blijven weerkaatsen en zo het klimaat abrupt deden afkoelen. Een volgende superuitbarsting zal echter een heel andere wereld aantreffen, met een geglobaliseerde economie en hoogtechnologische samenleving. Is de wereld wel voorbereid op zulk een uitbarsting?

Als vulkanologen kunnen we enkel gissen naar het breekpunt van Campi Flegreii, Santorini, Yellowstone etc… omdat we met moderne instrumentatie nog nooit de voortekenen tot zulke uitbarsting konden opmeten. Het is economisch moeilijk te verantwoorden zich voor te bereiden op zulk een hoogst onwaarschijnlijk, maar niet onmogelijk event, maar beperkte maatregelen zijn mogelijk. De financiering van vulkanologisch fundamenteel wetenschappelijk onderzoek blijft ook in ons land nodig, en overheden kunnen, ook in België, nadenken over de mogelijke impact van zulke zeer onwaarschijnlijke events op hun systemen en bevolking. Ook een kernongeval blijft een hoogst onwaarschijnlijk gegeven, maar omdat dat betekent dat die kans niet nul is, vinden we het toch logisch ons ook op die minieme kans voor te bereiden.

Sam Poppe is als vulkanoloog verbonden aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB).