Vulkanexplosivitätsindex

Der Vulkanexplosivitätsindex, abgekürzt VEI (von englisch Volcanic Explosivity Index), ist eine Angabe der Stärke eines explosiven Vulkanausbruchs in Werten von 0 bis 8 auf einer logarithmisch gestuften Skala. Messgrößen sind vorrangig die Menge an ausgestoßenem vulkanischem Lockermaterial (Tephra), daneben die Höhe der Eruptionssäule sowie auch qualitative Beschreibungen. Eingeführt wurde sie 1982 von den US-amerikanischen Geologen Christopher G. Newhall und Stephen Self.

Die Skala beginnt mit Stufe 0 und ist ab Stufe 2 logarithmisch aufgebaut, sodass die Klassengrenzen der nächsthöheren Stufen gemessen am Volumen ausgeworfenen pyroklastischen Materials einem jeweils zehnmal größeren Vulkanausbruch entsprechen. Beginnend mit einem harmlosen vulkanischen Ereignis reicht sie bis hin zu einem gigantischen Ausbruch mit globalen Auswirkungen der Stufe 8. Die Skala ist nach oben offen.

Wissenschaftler weisen aber darauf hin, dass es sehr schwierig ist, die Stärke von Vulkanausbrüchen wirklich genau zu messen.

Vulkanexplosivitätsindex

VEI	0		1		2		3		4		5		6		7		8
Beschreibung	nicht explosiv		klein		mäßig		mäßig bis groß		groß		sehr groß
Tephra	<104 m³		104 – 106 m³		106 – 107 m³		0,01 – 0,1 km³		0,1 – 1 km³		1 – 10 km³		10 – 100 km³		100 – 1000 km³		> 1000 km³
Eruptionssäule	< 0,1 km		0,1 – 1 km		1 – 5 km		3 – 15 km		10 – 25 km		> 25 km
Anzahl im Holozän					3631		924		307		106		46		5		0
Beispiele			Poás (1991)		Ruapehu (1971)		Nevado del Ruiz (1985)		Eyjafjallajökull (2010)		Mount St. Helens (1980)		Krakatau (1883)		Tambora (1815)		Taupo (vor rund 26.500 Jahren)

Anmerkung: Tephra-Mengen bis 10.000 m³ werden mit VEI-Stufe 0 indiziert, höhere bis 1.000.000 m³ mit 1 und erst die darüber liegenden sind um den Faktor 10 verschieden abgestuft (die Indizes sind also nicht Hochzahlen zur Basis 10).

Historische Beispiele

Stärke 8

Nur zweimal erreichte ein Vulkanausbruch innerhalb der letzten 100.000 Jahre die Stärke 8:

• Toba vor knapp 74.000 Jahren mit 2800 km³ Tephra
• Taupo vor 26.500 Jahren mit 1170 km³ Tephra

Stärke 7

• Phlegräische Felder vor 39.000 Jahren mit 250 km³ Tephra

In den letzten 10.000 Jahren gab es vermutlich sechs Ausbrüche der Stärke 7:

• Kurilenseevulkan um 5700 v. Chr. mit 130 km³ Tephra
• Mount Mazama um 4895 v. Chr. mit 150 km³ Tephra
• Kikai um 4350 v. Chr. mit über 150 km³ Tephra
• Taupo um 181 mit 85–100 km³ Tephra
• Rinjani 1257 mit 100 km³ Tephra
• Tambora 1815 mit 160 km³ Tephra

Es gibt zwei umstrittene bzw. grenzwertige Ausbrüche zwischen den Stärken 6 und 7:

• Santorin 1627 v. Chr. oder 1520 v. Chr. mit 30–70 km³ Tephra
• Paektusan um 969 mit 96 km³ Tephra

Stärke 6

• Laacher Vulkan, um 11.000–10.900 v. Chr., mit 16 km³ Tephra
• Ambrym um 50 mit 70 km³ Tephra

• Kuwae, 1453, mit 32–39 km³ Tephra
• Huaynaputina, 1600 mit 30 km³ Tephra
• Krakatau, 1883, mit 20 km³ Tephra
• Santa María, 1902, mit 20 km³ Tephra
• Novarupta, 1912, mit 13–15 km³ Tephra
• Pinatubo, 1991, mit 10 km³ Tephra

Stärke 5

• Ätna, 122 v. Chr.
• Vesuv, 79, mit 3,3 km³ Tephra
• Eldgjá, 934, mit 1,4 km³ Tephra
• Fujisan, 1707, mit 2,1 km³ Tephra
• Mount St. Helens, 1980, mit 1,2 km³ Tephra
• Cerro Hudson, 1991, mit 7,6 km³ Tephra

Stärke 4

• Parker, 1641, mit weniger als 1 km³ Tephra
• Laki-Krater, 1783, mit 0,91 km³ Tephra
• Mont Pelée, 1902, mit 0,2 km³ Tephra
• Eyjafjallajökull, 2010, mit 0,14 km³ Tephra

Magnitude

In der vulkanologischen Literatur und den einschlägigen Datenbanken taucht zusätzlich zum VEI zunehmend auch der Begriff Magnitude (M) auf, definiert als:

$M=\log _{10}({\text{eruptierte Masse [kg]}})-7\,.$

Mit der Verwendung der ausgeworfenen Masse als Bezugsgröße werden Dichteunterschiede der verschiedenen Magmatypen sowie ein unterschiedlicher Blasengehalt des abgelagerten Materials ausgeglichen, sodass die Eruptionen vergleichbarer werden. Das Ergebnis hat jetzt eine Nachkommastelle, bewegt sich aber überwiegend in der Größenordnung des vorher vergebenen VEI. Beispielsweise ergibt sich für 200.000 t ausgeworfenen Materials eine Magnitude von $M=\log _{10}(2\cdot 10^{8})-7\approx 1{,}3$.

Weitere Klassifikationsmethoden von Vulkanausbrüchen

• Tsuya-Klassen: Die Einteilung erfolgt ähnlich dem VEI in die Klassen I bis IX.
• Trübungsindex: Der Trübungsindex besitzt einen Wert von 1000 für den Krakatau-Ausbruch von 1883 und dient als Parameter, um die vulkanischen Störungen in Atmosphärenschichten, die dann das Klima beeinflussen können, zu beschreiben.
• Volcano Population Index (VPI): Der Index gibt an, wie viele Menschen bei einem Vulkanausbruch innerhalb eines bestimmten Radius vom Ausbruchsort in einem gefährlichen Bereich leben. Verwendet werden oft VPI5 und VPI10, die für VPIs mit dem Radius 5 km bzw. 10 km stehen, den relevanten Bereichen für Ausbrüche mit VEI 2 bis 4.

Siehe auch

• Supervulkane
• Liste großer historischer Vulkanausbrüche

Literatur

• Christopher Newhall, Stephen Self: The volcanic explosivity index (VEI). An estimate of explosive magnitude for historical volcanism. In: Journal of Geophysical Research 87, 1982, S. 1231–1238, doi:10.1029/JC087iC02p01231.

Weblinks

• Volcanic Explosivity Index als VEI-Tabelle mit Kriterien
• How big is an eruption? im Web-Archiv der US Geological Survey
• What were the largest eruptions in the world? auf Website des Earth Observatory of Singapore
• Klimaänderungen durch Vulkane (MPI für Meteorologie) mit Tabelle von Explosivitäts- und Trübungsindices
• John W. Ewert und Christopher J. Harpel: In Harm’s Way: Population and Volcanic Risk – Geotimes, April 2004