Det går att förutsäga vulkanutbrott

En februarieftermiddag år 2000 kom de första tecknen. En seismograf i närheten av vulkanen Hekla på södra Island registrerade regelbundet återkommande jordskalv. I samband med Heklas utbrott åren 1980 och 1991 hade liknande skalv observerats av forskare vid Islands universitet.

Nu var det bråttom, för magma – det vill säga smält berg – var troligen redan på väg mot markytan. Skalven ändrade strax karaktär. De blev kraftigare och kom allt oftare. Forskarna vid Islands universitet kontaktade först Islands väderlekstjänst som har egna mätare vid Hekla, bland annat så kallade strainmätare som känner av tryckförändringar i marken. När en gång av magma bildas i jordskorpan pressas den omkringliggande berggrunden åt sidan, vilket resulterar i att trycket i jordskorpan ökar. Blir trycket i marken tillräckligt högt ringer en varningsklocka på Islands väderlekstjänst.

Strax efter det att väderlekstjänsten hade informerats om jordskalven passerades den kritiska nivån på tryckmätarna och varningsklockan ljöd. Nu fanns det flera tecken på att ett utbrott var nära förestående. Civilförsvaret och flygledarna informerades. Att flygledarna vid Reykjaviks flygplats varnades tidigt beror på att askpartiklar som kastas upp ur vulkaner kan täppa igen flygmotorer.

Det väntade utbrottet toppade sexnyheterna på Islands tv. Tittarna fick reda på att Hekla troligen skulle få ett utbrott redan tjugo minuter över sex. Men människor som bodde i området runt vulkanen såg inga oroande tecken. De som tänkte att forskarna hade misstagit sig fick dock snart ändra uppfattning. Nitton minuter över sex började utbrottet.

Porten till helvetet

Hekla är Islands mest omtalade vulkan. Tillsammans med Katla och Grímsvötn tillhör den de vulkaner som har haft flest utbrott under historisk tid. Hekla har haft totalt 19 utbrott sedan Island började bosättas runt år 870.

Det första historiska utbrottet inträffade år 1104 och blev känt i stora delar av Europa. Folk började spekulera om huruvida Hekla kunde vara porten till helvetet. Berget spydde ju ut rök och glödande stenar, för att inte tala om allt oväsen som det förde. Säkert härstammade ljudet från de plågade själarna i underjorden.

Vanföreställningen levde kvar bland folk under lång tid. Först så sent som 1750 vågade någon för första gången bestiga Hekla. Sedan mitten av 1900-talet har vulkanen haft utbrott ungefär vart tionde år.

Många människor hotas

Hekla och andra isländska vulkaner har under årens lopp orsakat stor förödelse på Island. Men det finns vulkaner på jorden som hotar mycket mer tättbefolkade områden. Om Vesuvius, som ligger alldeles intill Neapel i Italien, får ett stort utbrott kan miljontals människor drabbas.

De flesta och farligaste vulkanerna ligger i världens mest tättbefolkade områden. Över 94 000 människor dog till följd av vulkanutbrott bara under det förra århundradet. Montagne Pelées utbrott år 1902 på den västindiska ön Martinique var en av de största katastroferna under 1900-talet och krävde närmare 30 000 liv inom loppet av ett par minuter.

Vulkanutbrott är svåra att förutsäga. Det beror på att vulkaner kan uppföra sig på många olika sätt och också ändra sig med tiden. Men genom att fortlöpande övervaka dem, ökar chanserna att kunna varna människor i tid och på så sätt begränsa skadorna när utbrotten väl kommer. I dag övervakas Hekla och många andra aktiva vulkaner med hjälp av alltmer förfinade tekniker.

Marken ändrar form

Många övervakningsmetoder bygger på det faktum att jordskorpan ändrar form när ett utbrott närmar sig. Så kan ske om magmakammare under vulkanen börjar fyllas med magma så att markytan ovanför spänns ut. Sådana förändringar av markens lutning registreras av instrument som mäter det horisontella och vertikala avståndet mellan olika punkter på och intill vulkanen. Lutningsförändringar har mätts vid Hekla sedan 1985. Före utbrotten 1991 och 2000 ökade lutningen gradvis innan vulkanen fick utbrott. Efter varje utbrott sjunker vulkanen ihop, innan den på nytt börjar fyllas med magma.

Avvägning kallas en besläktad metod, som visar om skillnaden i höjd mellan fasta punkter förändras med tiden. Lutningsmätningar med moderna instrument kan registrera små förändringar över långa avstånd på markytan. Med mätpunkter som sitter på ett horisontellt avstånd av 1 kilometer från varandra går det att registrera en vertikal upphöjning på 1 millimeter.

Många lutningsmätare är relativt små och har någon typ av pendel. Denna hänger alltid rakt ner på grund av gravitationen, medan mätaren som pendeln är monterad i följer markytans läge. Detta innebär att pendelns position i förhållande till mätaren ger ett exakt mått på hur mycket lutningen ändrats.

En annan typ av lutningsmätare består av vätskefyllda rör där vätskans nivå i rörets båda ändar kan avläsas. När vulkanen ändrar form förändras vätskenivån. Vätskefyllda lutningsmätare har sedan år 1956 använts för att registrera variationer hos vulkanen Kilauea på Hawaii.

Med hjälp av fjärranalys och GPS-övervakning har dessa traditionella metoder kunnat förenklas och förfinas. GPS, vilket betyder globala positioneringssatelliter, beräknar läget mellan ett antal satelliter och en punkt på marken så exakt som på några centimeter när. Mätningar görs varje gång satelliten passerar över det aktuella området. Värdena matas in i datorer och jämförs med tidigare mätvärden, så att forskarna kan upptäcka eventuella förändringar i markytans form.

Ett annat sätt att utnyttja satelliter är så kallad satellitradarinterferometri (InSAR). Bilder som togs fram med hjälp av InSAR under åren 1993-97 visar hur marken runt Hekla förändrades under en period utan utbrott. InSAR-bilder från denna period tyder på mindre förändringar i vulkanens form vilket visas av de interferensringar som bildas i området. Detta resultat stämmer väl med de lutningsförändringar som uppmättes på vulkanens sidor. Förändringarna under en period som täcker själva utbrottet var dock mycket tydligare, något som återigen speglas väl av lutningsmätningarna.

Men redan långt före satelliternas tid hade forskarna nytta av att göra avvägningar på traditionellt sätt. Japanska forskare utförde mätningar år 1896 kring vulkanen Sakurajima på södra delen av ön Kyushu och upprepade dem efter ett stort utbrott år 1914. Mätningarna visade att marken hade sjunkit drygt en meter i ett cirkelformat område i de centrala delarna av denna stratovulkan, det vill säga kägelformade vulkan. Med hjälp av dessa mätningar kunde forskare senare räkna ut att magmakammaren låg på ett djup av 10 kilometer under markytan.

Avslöjande gaser

En vulkan som på djupet fylls med magma släpper vanligtvis ut stora mängder gaser genom sprickor i berget. Det ger oss möjligheter att övervaka vulkaner genom att mäta luftens halter av främst koldioxid, vattenånga och svaveldioxid. Mätningarna görs antingen på marken med fast installerade instrument eller från flygplan eller satellit.

En tid före den filippinska vulkanen Pinatubos våldsamma utbrott år 1991 mätte forskarna utsläpp av svaveldioxid på omkring 500 ton per dag. Utsläppet ökade mycket snabbt när mer magma ansamlades under vulkanen. Efter två veckor hade utsläppet av svaveldioxid ökat till närmare 5 000 ton per dag. Kort därefter skedde utbrottet, som gick till historien som det näst kraftigaste i världen under 1900-talet.

Falska alarm

Vulkaner uppför sig på olika sätt, och en vulkan kan också ändra beteende med tiden. Detta innebär att det finns stora risker att det blir fel när man försöker förutsäga vulkanutbrott. Att en magmakammare fylls av magma så att vulkanen börjar bukta utåt betyder inte nödvändigtvis att vulkanen snart kommer att få ett utbrott. Magman kan lika gärna sjunka tillbaka eller bilda horisontella gångar ut från magmakammaren och aldrig nå markytan. Ett bra exempel på detta är Krafla på Island som hade ett tiotal utbrott åren 1975-84. Under denna aktiva period installerades en vätskefylld lutningsmätare vid Krafla. Ungefär var tredje gång mätaren gav utslag fick vulkanen utbrott.

För att undvika falska alarm är det därför viktigt att använda flera olika metoder samtidigt, så att det finns flera tecken som pekar åt samma håll innan varningar utfärdas.

I väntan på nästa…

Heklas utbrott år 2000 går inte till historien som ett av vulkanens större, men forskarna lyckades för första gången förvarna allmänheten innan det började. Vi börjar se ett mönster i hur vulkanen uppför sig innan ett utbrott är nära förestående.

Om vulkanen följer sitt nuvarande mönster sker nästa utbrott år 2010. Men Hekla kan också ändra sitt mönster som den har gjort så många gånger tidigare, och då gäller det att känna till de karakteristiska tecknen för att kunna utfärda en varning i tid. För frågan är inte om utan när Hekla får sitt nästa utbrott.