Frühwarnsystem 12.02.2025, 11:00 Uhr

Wie Satelliten einsturzgefährdete Vulkane erkennen können

Satelliten könnten in Zukunft als Frühwarnsystem fungieren und Vulkanausbrüche oder mögliche Tsunamis frühzeitig erkennen.

Vulkan Anak Krakatau

Als der Vulkan Anak Krakatau im Jahr 2018 zusammenbrach, löste er einen gewaltigen Tsunami aus. Auf Satellitenbildern ist zu sehen, dass sich der Berg bereits ab 2006 bewegte.

Foto: PantherMedia / dpcrestock (Oksana Byelikova)

Als am 22. Dezember 2018 der indonesische Vulkan Anak Krakatau kollabierte, wurde eine verheerende Kettenreaktion ausgelöst. Durch den plötzlichen Einsturz eines großen Teils des Vulkans entstand eine gigantische Verdrängungswelle im Ozean. Die darauffolgenden Tsunamiwellen trafen mit ungebrochener Kraft auf die Küsten von Java und Sumatra.

Mehr als 400 Menschen verloren ihr Leben, Tausende wurden verletzt. Die Katastrophe kam unerwartet, denn es gab keine direkten Warnsignale. Doch eine neue Analyse von Satellitendaten zeigt, dass es bereits Jahre zuvor klare Hinweise auf die Instabilität des Vulkans gab.

Langsame Hangbewegungen als Vorboten

Ein interdisziplinäres Forschungsteam unter der Leitung der Penn State University analysierte hochauflösende Daten von Radarsatelliten. Sie entdeckten, dass sich der Hang des Vulkans bereits seit 2006 allmählich bewegte.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Landeshauptstadt Hannover-Firmenlogo
Ingenieur*in der Versorgungstechnik oder Energie- und Gebäudetechnik als Technische*r Sachbearbeiter*in im Sachgebiet Sanitärtechnik Landeshauptstadt Hannover
Hannover Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) als Referent Arbeitssicherheit Die Autobahn GmbH des Bundes
SCORE GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) SCORE GmbH
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Projektmanager (gn) Geschäftsfeldentwicklung, EDL Stadtwerke Essen AG
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurinnen / Projektingenieure oder Projektleitungen Bauwesen (w/m/d) Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Die Autobahn GmbH des Bundes Niederlassung Nord-Firmenlogo
Abteilungsleitung Umweltplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes Niederlassung Nord
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abfallexperte (w/m/d) im Bereich Planung und Bau Die Autobahn GmbH des Bundes
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur (gn) für Wärmepumpenanlagen und Stadtwärmenetze Stadtwerke Essen AG
Energie und Wasser Potsdam GmbH-Firmenlogo
Energy-Analyst (m/w/d) Energie und Wasser Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Energieversorgung Halle Netz GmbH über Jacobi consulting GmbH-Firmenlogo
Leiter Netzbetrieb Gas (m/w/d) Energieversorgung Halle Netz GmbH über Jacobi consulting GmbH
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Traineeprogramm - Bachelor Fachrichtung Maschinenbau / Energie- und Gebäudetechnik (m/w/d) Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
bayernweit Zum Job 
Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr-Firmenlogo
Traineeprogramm - Bachelor Fachrichtung Maschinenbau / Energie- und Gebäudetechnik (m/w/d) Bayerisches Staatsministerium für Wohnen, Bau und Verkehr
RES Deutschland GmbH-Firmenlogo
Head of Engineering / Leitung technische Planung Wind- & Solarparks (m/w/d) RES Deutschland GmbH
Vörstetten Zum Job 
MEWA Textil-Service SE & Co. Management OHG-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Elektrotechnik MEWA Textil-Service SE & Co. Management OHG
Wiesbaden Zum Job 
KÜBLER GmbH-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur / Fachplaner / TGA (m/w/d) Heizungstechnik und Elektro KÜBLER GmbH
Ludwigshafen Zum Job 
Veltum GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur:in für Versorgungstechnik Heizung, Lüftung, Sanitär Veltum GmbH
Waldeck Zum Job 
Stadtwerke Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker/Meister (m/w/d) Elektrische Energietechnik Netzausbau Strom Stadtwerke Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Master / Diplom (Univ.) Umwelt-/Sicherheitsingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Chemie oder vergleichbar Regierungspräsidium Freiburg
Freiburg Zum Job 
Universität Bayreuth-Firmenlogo
W3-Professur für Technische Thermodynamik und Transportprozesse Universität Bayreuth
Bayreuth Zum Job 
Württembergische Landesbibliothek-Firmenlogo
Master bzw. Dipl.-Ing. (w/m/d) für das technische Gebäudemanagement Württembergische Landesbibliothek
Stuttgart Zum Job 

„Ozeanische Vulkane können, wenn sie instabil sind, katastrophal einstürzen und einen Tsunami auslösen“, erklärt Christelle Wauthier, Mitautorin der Studie und Professorin für Geowissenschaften. „Und als das 2018 geschah, gab es vor Ort keine Instrumente, die diese Instabilität rechtzeitig hätten erfassen können.“

Um diese unsichtbaren Bewegungen messbar zu machen, verwendete das Team eine spezielle Technik namens Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). Dabei werden Radarsignale von Satelliten ausgesendet und die reflektierten Signale zur Ermittlung von Bodenverformungen genutzt. Diese Technik erlaubt es, millimetergenaue Veränderungen der Erdoberfläche zu erkennen. Die Forschenden analysierten Daten der Satelliten ALOS-1, COSMO-SkyMED und Sentinel-1 über einen Zeitraum von mehr als einem Jahrzehnt. Die Ergebnisse zeigten, dass der Vulkanhang zwischen 2006 und 2018 um insgesamt 15 Meter abrutschte. In den Monaten vor dem Einsturz beschleunigte sich diese Bewegung deutlich.

Rechenleistung ermöglichte detaillierte Analysen

Die Verarbeitung einer so großen Menge an Radardaten war eine besondere Herausforderung. „Die Integration von Hunderten von Radarbildern erfordert eine hohe Rechenleistung“, erklärt Wauthier.Für diese Analyse nutzten die Forschenden den Hochleistungsrechner Roar des Penn State Institute for Computational and Data Sciences. Dabei wurden aus den Radarscans hochauflösende Deformationskarten erstellt, die die allmähliche Hangbewegung sichtbar machten.

Die Studie bestätigt, dass Satellitenüberwachung ein Schlüsselinstrument zur Früherkennung von Vulkaneinstürzen sein kann. Besonders in abgelegenen Gebieten oder auf schwer zugänglichen Vulkaninseln könnte diese Methode in Zukunft frühzeitig Warnungen liefern und Menschenleben retten.

Mechanismus des Einsturzes

Vulkane wie Anak Krakatau verändern ihre Struktur durch wiederholte Eruptionen. Durch fortwährenden Magmaausfluss und Ablagerungen wächst der Vulkan weiter. Mit der Zeit erhöht sich das Gewicht des Vulkans so stark, dass geologische Schwachstellen nachgeben.

„Der gesamte Vulkanbrocken, der einstürzte, bewegte sich bereits – wie ein langsamer Erdrutsch“, so Wauthier. „Wenn diese Bewegung plötzlich schneller wird, kann das ein klares Warnsignal sein.“

Das Forschungsteam stellte fest, dass es klare Vorzeichen des Einsturzes gab. „Unsere Daten zeigen, dass es im Grunde genommen einen Vorläufer des Einsturzes gab“, erklärt Young Cheol Kim, Hauptautor der Studie.

Mögliche Anwendungen für die Zukunft

Bodenbasierte Messverfahren wie GPS-Sensoren können Verformungen ebenfalls erfassen. Doch die Installation und Wartung solcher Sensoren auf aktiven Vulkanen ist extrem schwierig. „Da es an vielen dieser Orte keine bodengestützten Daten in Echtzeit gibt, könnte eine nahezu Echtzeit-InSAR-Verarbeitung helfen, signifikante Beschleunigungen des Rutschens zu erkennen“, erklärt Wauthier.

Die Studie zeigt, dass mit modernen Fernerkundungstechnologien weltweit Vulkane überwacht werden könnten, die ein ähnliches Risiko bergen. Durch die Integration von Satellitendaten in Frühwarnsysteme könnte das Risiko katastrophaler Einstürze und Tsunamis erheblich reduziert werden.

Die Forschung wurde von der NASA, der US National Science Foundation sowie dem Bundesministerium für Bildung und Forschung in Deutschland gefördert. Auch das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ war an der Studie beteiligt. Die Erkenntnisse liefern eine wichtige Grundlage, um zukünftig effektivere Warnsysteme zu entwickeln.

Hier geht es zur Originalpublikation

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.