De uitbarsting van een vulkaan kan verwoestende gevolgen hebben:mensen doden en levensonderhoud vernietigen, evenals het vrijgeven van enorme hoeveelheden as in de lucht die het vliegverkeer verstoort en het klimaat verandert. Weten wat er ondergronds gebeurt, echter, zou betere waarschuwingen mogelijk maken voor wanneer een uitbarsting zal plaatsvinden - en levens helpen redden terwijl de schade tot een minimum wordt beperkt.

"Het begrijpen van vulkanen is een internationale inspanning. De impact van uitbarstingen stopt niet bij de grenzen, " zei vulkanoloog Dr. Catherine Annen van de Universiteit Savoie Mont Blanc in Frankrijk.

Hoewel relatief klein, de uitbarsting van de vulkaan Eyjafjallajökull in het zuiden van IJsland in 2010 staat bij veel mensen in het geheugen gegrift. De drijvende aspluim leidde tot de wijdverbreide annulering van vluchten in heel Europa.

Vandaag, ander, grotere vulkanen lijken op de rand van uitbarsting te staan. Seismische waarnemingen suggereren dat het Italiaanse Campi Flegrei, een supervulkaan waar miljoenen mensen in en rond Napels wonen, verzamelt magma in een gevaarlijke 'hete zone'.

Maar zulke waarnemingen geven slechts ruwe voorspellingen – meestal dagen, weken of maanden van tevoren – van wanneer een vulkaan zal uitbarsten. "De onzekerheid komt voort uit het feit dat we niet kunnen zien wat er ondergronds gebeurt, "zei dr. Annen.

Wetenschappers zoals Dr. Annen hebben al een redelijk idee van wat er aan de hand is. Omdat het minder dicht is dan de omringende rots, magma van diep in de aarde kan opstijgen, mogelijk een uitlaatklep vinden op dunnere punten - vulkanen - in de aardkorst.

Schuimen en bevriezen

Magma koelt af als het stijgt, en als we geluk hebben zal het vriezen, of stollen, voordat het ooit uitbarst. Anderzijds, de druk dicht bij het oppervlak daalt ook, en hierdoor komen opgeloste gassen vrij, die de kans op een schuimexplosie vergroten – een beetje zoals het openen van een geschudde koolzuurhoudende drankfles.

Dr. Stephan Kolzenburg, een vulkanoloog aan de McGill University in Montreal, Canada, zei:"Deze twee processen - schuimen en bevriezen - concurreren, en afhankelijk van welke wint, de vulkaan zal wel of niet uitbarsten."

De schuim- en stollingsprocessen vormen ook de kern van wiskundige vulkaanmodellen. Via een onderzoeksproject genaamd DYNAVOLC, Dr. Kolzenburg hoopt dat door een beter begrip van de concurrentie tussen de twee processen, en door ze te koppelen aan geofysische signalen die op het aardoppervlak zijn geregistreerd, hij zal de gevarenkaarten kunnen verbeteren die de gebieden weergeven die het meest waarschijnlijk worden getroffen door vulkaanuitbarstingen.

Hoewel zijn onderzoeksproject pas in april begon, het heeft al resultaat opgeleverd. In een studie, Dr. Kolzenburg ontdekte dat de snellere magma- en lavastromen, hoe sneller het stolt - kennis die de vulkaanmodellen zou kunnen verbeteren.

Niet alle vulkanen gedragen zich op dezelfde manier, echter. Omdat het langer had moeten duren om magma op te slaan, oude vulkanen zijn meestal heter dan jonge vulkanen, en dit bepaalt, bijvoorbeeld, de mate van zwelling van de grond dicht bij de uitbarsting.

De leeftijd van de vulkaan

Dr. Annen is geïnteresseerd in hoe de leeftijd van een vulkaan deze en andere mogelijke waarschuwingssignalen beïnvloedt. Via een project genaamd MAGMATS, ze simuleert op computers de interactie van magma en gassen om te begrijpen hoe belangrijke vulkaanparameters veranderen gedurende duizenden tot honderdduizenden jaren.

Dergelijke parameters omvatten temperatuur, gasgehalte en magmagehalte - die geen van allen variëren in een eenvoudige, lineaire mode met elkaar. "Het simuleren van de processen is een uitdaging, " ze zei.

Hoe dan ook, het werk zou moeten helpen om de voorspelling van een uitbarsting beter af te stemmen op de leeftijd van een vulkaan - en dus nauwkeuriger. Dr. Annen hoopt haar bevindingen toe te passen op vier actieve vulkanen:Campi Flegrei in Italië, Uturunku in Bolivië, Merapi in Indonesië en Krafla in IJsland.

"Ik zou graag willen weten of er grote hoeveelheden magma klaar staan ​​om dicht bij het oppervlak uit te barsten - of dat, Integendeel, elke uitbarsting moet eerst nieuwe magmaoverdracht van diepere niveaus met zich meebrengen, "zei ze. Uiteindelijk, ze hoopt dat 'elke beslissing over evacuatie beter geïnformeerd zal worden'.