Quelltext der Seite Vulkanexplosivitätsindex

Der '''Vulkanexplosivitätsindex''', abgekürzt '''VEI''' (von {{enS|Volcanic Explosivity Index}}), ist eine Angabe der Stärke eines explosiven [[Vulkanausbruch#Explosive Eruptionen|Vulkanausbruchs]] in Werten von 0 bis 8 auf einer [[Logarithmus|logarithmisch]] gestuften [[Skala (Bewertung)|Skala]]. [[Messgröße]]n sind vorrangig die Menge an ausgestoßenem vulkanischem Lockermaterial ([[Tephra]]), daneben die Höhe der [[Eruptionssäule]] sowie auch qualitative Beschreibungen. Der Index wurde 1982 von den US-amerikanischen [[Geologie|Geologen]] [[Christopher G. Newhall]] und [[Stephen Self]] eingeführt.

Die Skala beginnt mit Stufe 0 und ist ab Stufe 2 logarithmisch aufgebaut, sodass die Klassengrenzen der nächsthöheren Stufen gemessen am Volumen ausgeworfenen [[pyroklast]]ischen Materials einem jeweils zehnmal so großen 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 darauf hin, dass es sehr schwierig ist, die Stärke von Vulkanausbrüchen genau zu messen.<ref name="HVW">Siehe z. B. {{Webarchiv|url=http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/index.html |wayback=20180228090151 |text=Archivierte Kopie |archiv-bot=2023-02-07 18:36:37 InternetArchiveBot }} Nasa: ''Eruption Variability'', How Volcanoes Work; abgerufen am 23. September 2012.</ref>

== Vulkanexplosivitätsindex ==

{| class="wikitable" style="text-align:center;"
|-
! VEI
! 0
! 1
! 2
! 3
! 4
! 5
! 6
! 7
! 8
|-
| style="text-align:left; background-color:#eee;" | Klassifikation
| nicht explosiv
| klein
| mäßig
| mäßig–groß
| groß
| colspan="4" | sehr groß
|-
| style="text-align:left; background-color:#eee;" | Ausgeworfenes [[Pyroklastisches Sediment|Tephra]]-Volumen (m³){{FN|Anm.&#8239;1}} {{FN|Anm.&#8239;2}}
| ≤&#8239;10<sup>4</sup>
| 10<sup>4</sup>–10<sup>6</sup>
| 10<sup>6</sup>–10<sup>7</sup>
| 10<sup>7</sup>–10<sup>8</sup>
| 10<sup>8</sup>–10<sup>9</sup>
| 10<sup>9</sup>–10<sup>10</sup>
| 10<sup>10</sup>–10<sup>11</sup>
| 10<sup>11</sup>–10<sup>12</sup>
| ≥&#8239;10<sup>12</sup>
|-
| style="text-align:left; background-color:#eee;" | Ausgeworfenes Tephra-Volumen (km³)
|0,00001
|0,00001
|0,001
|0,01
| 0,1–1
| 1–10
| 10–100
| 100–1000
| ≥&#8239;1000
|-
| style="text-align:left; background-color:#eee;" | typische Höhe der Eruptionssäule (km){{FN|Anm.&#8239;3}}
| ≤&#8239;0,1
| 0,1–1
| 1–5
| 3–15
| 10–25
| colspan="4" | ≥&#8239;25
|-
| style="text-align:left; background-color:#eee;" | Anzahl der Ereignisse seit der [[Letzte Kaltzeit|letzten Kaltzeit]] vor 11.700 Jahren<ref>Anzahl der bekannten Ausbrüche der jeweiligen Stärke im [[Holozän]], basierend auf den Daten des [[Smithsonian Institution|Smithsonian Institute]].</ref>
| fortlaufend
| täglich
| 3631
| 924
| 307
| 106
| 46
| 5
| 0
|-
| style="text-align:left; background:#eee;" | Bekanntes Beispiel<br />(Jahr des Ausbruchs)
| [[Kīlauea]]<br />(1977)
| [[Poás]]<br />(1991)
| [[Ruapehu]]<br />(1971)
| [[Nevado del Ruiz]]<br />(1985)
| [[Eyjafjallajökull]]<br />(2010)
| [[Mount St. Helens]]<br />(1980)
| [[Krakatau]]<br />(1883)
| [[Tambora]]<br />(1815)
| [[Taupō (Vulkan)|{{lang|mi|Taupō}}]]<br />(ca.&#8239;24.500&nbsp;v.&#8239;Chr.)
|}
{{FNZ|Anm.&#8239;1|Tephra-Mengen bis 10<sup>4</sup>&nbsp;m³ werden als VEI-Stufe '''0''' klassifiziert, größere bis 10<sup>6</sup>&nbsp;m³ als '''1''' und erst die darüber liegenden sind jeweils um den Faktor 10 abgestuft (die Skala ist erst ab Index 2 dekadisch-logarithmisch gestuft).<ref>[http://volcanoes.usgs.gov/images/pglossary/vei.php ''Diagramm der USGS zur Definition des VEI''] Die Tabelle im Artikel beruht im Wesentlichen auf diesem Diagramm. Zu beachten ist die Diskontinuität in Zehnerpotenzen von Obergrenzen der Auswurfmenge zwischen VEI 0 und VEI 1, die in der Originalquelle leider nicht erläutert wurde.</ref>}}
{{FNZ|Anm.&#8239;2|Tephra-Mengen lassen sich zum einen nicht messen, sondern nur grob schätzen. Zum anderen ist deren Volumen nicht konstant, da das Material schon kurz nach dem Niedergang anfängt, sich zu verdichten. Aus 1&nbsp;km³ Stammmagma bilden sich typischerweise 2,7 bis 3,3&nbsp;km³ Tephra, die schon beim ersten Regen Volumen verlieren. Mit der Zeit bildet sich daraus Tuffstein.}}
{{FNZ|Anm.&#8239;3|Die Klassifizierung erfolgt nach der ausgeworfenene Tephra-Menge, nicht nach Höhe der Eruptionssäule. Ausbrüche über längere Zeiträume haben tendenziell niedrigere   Eruptionssäulen als Ausbrüche mit kurzen, heftigen Eruptionen.}}

== Beispiele aus der Erdgeschichte ==

Hinweis: Tephra-Mengenangaben sind immer Schätzwerte, gleiches gilt für (prä-)historische Zeitangaben. Historische Zeitangaben sind häufig aus auffälligen Wetterveränderungen und Ascheablagerungen rekonstruiert.

=== Stärke 8 ===

Der Ausbruch des [[Tobasee|Toba]] auf [[Sumatra]] vor 74.000 Jahren war die nachweislich größte Eruption in den letzten zwei Millionen Jahren. Dabei wurde erheblich mehr an Tephra ausgeworfen als vor rund 630.000 Jahren beim Doppelausbruch des Yellowstone-Vulkans (''Mesa-Falls'')<ref>Geological Society of America, 27. Oktober 2017: ''Yellowstone erlebte Doppel-Ausbruch'', auf [https://www.scinexx.de/wissen-aktuell-22041-2017-10-27.html], abgerufen am 13. März 2018.</ref> und auch mehr als vor etwa 2,1 Millionen Jahren beim Dreifachausbruch des Yellowstone (''Huckleberry-Ridge''). Nach der kontrovers diskutierten [[Toba-Katastrophentheorie]] soll infolge des Toba-Ausbruchs die damalige Menschheit auf einige tausend Individuen dezimiert worden sein und somit einen sogenannten „[[Genetischer Flaschenhals|genetischen Flaschenhals]]“ passiert haben. Seit dem Ende der [[Letzte Kaltzeit|letzten Kaltzeit]] vor rund 12.000 Jahren hat sich kein Vulkanausbruch der Stärke&nbsp;8 im [[Holozän]] ereignet.

Diese und weitere Tabellen listen Ausbrüche chronologisch:

{| class="wikitable"
! Vulkan&nbsp;Ausbruch
! Alter<br />(in&nbsp;Jahren)
! Tephra (ca.)
|-
|-
| [[Wah Wah Springs Caldera]]<br />([[Basin and Range Province]], [[Utah]])
| 30 Mio.
| 5500 km³<ref>{{Cite journal |url=https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geosphere/article/9/4/864/132667/The-36-18-Ma-Indian-Peak-Caliente-ignimbrite-field |title=The 36–18 Ma Indian Peak–Caliente ignimbrite field and calderas, southeastern Great Basin, USA: Multicyclic super-eruptions |author=M. Best, E. Christiansen, A. Deino, S. Gromme, G. Hart, D. Tingey |date=2013-08-01 |journal=Geosphere |volume=9 |issue=4 |pages=864–950 |doi=10.1130/GES00902.1 |language=en}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://geology.com/stories/13/volcanic-explosivity-index/ |title=Volcanic Explosivity Index: Measuring the size of an eruption |website=geology.com |language=en}}</ref>
|-
| [[La-Garita-Caldera]] ([[Colorado]])
| 28–26 Mio.
| 5000 km³
|-
| [[Yellowstone (Vulkan)|Yellowstone]] ([[Wyoming]]), Huckleberry-Ridge-Ausbruch
| {{0}}2,1 Mio.
| 2500 km³<ref>Brooks Mitchell: ''What Was the Biggest Volcanic Eruption in History?'', auf [https://www.thoughtco.com/biggest-volcanic-eruption-in-history-1438946], abgerufen am 10. Juni 2018.</ref>
|-
| [[Yellowstone (Vulkan)|Yellowstone]] ([[Wyoming]]), Lava-Creek-Ausbruch
| {{0}}0,64 Mio.
| 1000 km³<ref>Marc Szeglat: ''Supervulkane und Flutbasalte'', auf [https://www.vulkane.net/vulkanismus/supervulkane-flutbasalte.html], abgerufen am 13. März 2018.</ref>
|-
| [[Tobasee|Toba]] ([[Sumatra]])
| knapp 74.000
| 2800 km³
|-
| [[Taupō (Vulkan)|{{lang|mi|Taupō}}]] ([[Neuseeland]]), [[Oruanui-Ausbruch]]
| 26.500
| 1170 km³
|-
|}

=== Stärke 7 ===

Der [[Kampanischer Ignimbrit|Ausbruch der Phlegräischen Felder]] vor 39.000 Jahren mit 250 km³ Tephra ist ein Beispiel dieser Stufe. Die [[Minoische Eruption]] des Vulkans von [[Santorin]] vor etwa 3.600 Jahren war geringer, erreichte aber wohl Stärke 7. Jüngere Eruptionen mit einem Tephraauswurf von 100&nbsp;km³ oder mehr ereigneten sich beim [[Taupō (Vulkan)|{{lang|mi|Taupō}}]] im 2. oder 3. Jahrhundert, beim [[Paektusan]] 946, beim [[Ausbruch des Samalas 1257|Samalas 1257]] und beim [[Tambora]] 1815. Gravierende globale Folgen hatte auch die ''Tierra-Blanca-Joven''-Eruption des [[Ilopango (Berg)|Ilopango]] (539/540), die die [[Klimaanomalie 536–550]] mit auslöste.<ref name="dull2019">{{Literatur |Autor=Robert A. Dull, John R. Southon, Steffen Kutterolf, Kevin J. Anchukaitis, Armin Freundt, David B. Wahl, Payson Sheets, Paul Amaroli, Walter Hernandez, Michael C. Wiemann, Clive Oppenheimer |Titel=Radiocarbon and geologic evidence reveal Ilopango volcano as source of the colossal ‘mystery’ eruption of 539/40 CE |Sammelwerk=[[Quaternary Science Reviews]] |Band=222 |Datum=2019 |DOI=10.1016/j.quascirev.2019.07.037 }}</ref>

In den letzten 10.000 Jahren gab es keine Ausbrüche der Stärke 8, doch mindestens acht der Stärke 7:<ref>C. Newhall, S. Self, A. Robock: ''Anticipating future Volcanic Explosivity Index (VEI) 7 eruptions and their chilling impacts.'' In: ''Geosphere.'' Februar 2018. Band 14, Nr. 2, [[doi:10.1130/GES01513.1]], S.&nbsp;572–603. Anmerkung: Newhall u.&nbsp;a. nennen sieben Ausbrüche der Stärke 7, hinzu kommt der 2019 als Ausbruch der Stärke 7 klassifizierte Ausbruch des Ilopango.</ref>

{| class="wikitable"
! Vulkan&nbsp;/&nbsp;Ausbruch
! Jahr
! Tephra (ca.)
|-
| [[Kurilensee]]vulkan
| um 6450 v.&nbsp;Chr.
| 155 km³
|-
| [[Crater Lake|Mount Mazama]]
| um 5700 v.&nbsp;Chr.
| 150 km³
|-
| [[Kikai-Caldera|Kikai]]
| um 4350 v.&nbsp;Chr.
| 200 km³
|-
|| [[Cerro Blanco-Robledo|Cerro Blanco]]
| um 2300 v.&nbsp;Chr.
| 110 km³<ref>W. Báez, E. Bustos, A. Chiodi, F. Reckziegel, M. Arnosio, S. Silva, G. Giordano, J. Viramonte, M. Sampietro-Vattuone, J. Peña-Monné: ''Eruptive style and flow dynamics of the pyroclastic density currents related to the Holocene Cerro Blanco eruption (Southern Puna plateau, Argentina).'' In: ''Journal of South American Earth Sciences.'' Band 98, 1. März 2020, [[doi:10.1016/j.jsames.2019.102482]].</ref>
|-
| [[Santorin]]
| um 1600 v.&nbsp;Chr.
| 120 km³
|-
| [[Ilopango (Berg)|Ilopango]]
| um 539&nbsp;/&nbsp;540
| 106 km³<ref name="dull2019" />
|-
| [[Ausbruch des Samalas 1257|Samalas]]
| um 1257
| 100 km³
|-
| [[Tambora]]
| 5.–17. April 1815
| 160 km³
|-
|}

Daneben sind aus den letzten 2000 Jahren weitere Ausbrüche bekannt, die annähernd Stärke 7 hatten:
{| class="wikitable"
! Vulkan&nbsp;/&nbsp;Ausbruch
! Jahr
! Tephra (ca.)
|-
| [[Taupō (Vulkan)|{{lang|mi|Taupō}}]], Hatepe-Ausbruch
| um 232 n.&nbsp;Chr&nbsp;(±&nbsp;15)
| 50–60 km³
|-
| [[Paektusan]]
| um 946 n.&nbsp;Chr
| 96&nbsp;(±&nbsp;19)&nbsp;km³
|-
|}

=== Stärke 6 ===

Ein großer Ausbruch in Mitteleuropa fand vor rund 13.000 Jahren am [[Laacher See|Laacher Vulkan]] statt. Der [[Laacher See]] stellt die abgesackte [[Caldera (Krater)|Caldera]] des Vulkans dar. Bei der Eruption wurden 1300 km² Fläche von einer bis zu 10&nbsp;m dicken Lavaschicht bedeckt. Die Aschesäule stieg bis zu 40&nbsp;km hoch.<ref>Felix Riede: ''Der Ausbruch des Laacher See-Vulkans vor 12.920 Jahren und urgeschichtlicher Kulturwandel am Ende des Alleröd. Eine neue Hypothese zum Ursprung der Bromme-Kultur und des Perstunien'', auf [https://www.researchgate.net/publication/37912777], abgerufen am 11. Juni 2018.</ref>

{| class="wikitable"
! Vulkan&nbsp;/&nbsp;Ausbruch
! Jahr
! Tephra (ca.)
|-
| [[Laacher See|Laacher Vulkan]]
| 10.920 v.&nbsp;Chr.
| 20 km³
|-
| [[Ambrym]]
| um 50 n.&nbsp;Chr
| 70 km³
|-
| [[Kuwae]]
| 1453
| 32–39 km³
|-
| [[Huaynaputina]]
| um 1600
| 30 km³
|-
| [[Krakatau]]
| 1883
| 20 km³
|-
| [[Santa María]]
| 1902
| 20 km³
|-
| [[Novarupta]]
| 1912
| 13–15 km³
|-
| [[Pinatubo]]
| 1991
| 10 km³
|-
| [[Hunga Tonga-Hunga Haʻapai]]
| 2022
| 15–20 km³
|-
|}

=== Stärke 5 ===

{| class="wikitable"
! Vulkan&nbsp;/&nbsp;Ausbruch
! Jahr
! Tephra (ca.)
|-
| [[Ätna]]
| 122 v.&nbsp;Chr.
|
|-
| [[Vesuv]]
| 79 n.&nbsp;Chr
| 3,3 km³
|-
| [[Eldgjá]]
| {{0}}939&nbsp;/&nbsp;940
| 1,4 km³
|-
| [[Fuji (Vulkan)|Fujisan]]
| 1707
| 2,1 km³
|-
| [[Mount St. Helens]]
| 1980
| 1,2 km³
|-
| [[Cerro Hudson]]
| 1991
| 7,6 km³
|-
|}

=== Stärke 4 ===

{| class="wikitable"
! Vulkan&nbsp;/&nbsp;Ausbruch
! Jahr
! Tephra (ca.)
|-
| [[Parker (Vulkan)|Parker]]
| 1641
| knapp 1 km³
|-
| [[Laki-Krater]]
| 1783
| 0,91 km³
|-
| [[Montagne Pelée|Mont Pelé]]
| 1902
| 0,2 km³
|-
| [[Eyjafjallajökull]]
| 2010
| 0,14 km³
|-
|}

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

:M&nbsp;=&nbsp;log<sub>10</sub>&#8239;(eruptierte&#8239;Masse&#8239;in&#8239;kg)&nbsp;−&nbsp;7&nbsp;.

Mit der Verwendung der ausgeworfenen [[Masse (Physik)|Masse]] als Bezugsgröße werden [[Dichte]]unterschiede 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.<ref>DM Pyle: ''Sizes of volcanic eruptions.'' In ''Encyclopedia of Volcanoes.'' Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-643140-X</ref>
Beispielsweise ergibt sich für 200.000&nbsp;[[Tonne (Einheit)|Tonnen]] ausgeworfenen Materials eine Magnitude von
:M&nbsp;=&nbsp;log<sub>10</sub>&#8239;(2&#8239;'''·'''&#8239;10<sup>8</sup>)&nbsp;−&nbsp;7&nbsp;≈&nbsp;1,3&nbsp;.

== Weitere Klassifikationsmethoden von Vulkanausbrüchen ==
;[[Dense-rock equivalent]] (DRE): zurückgerechnetes Volumen des ausgeworfenen Magma, ohne Hohlräume, Tephra wie auch effusive Anteile
;[[Tsuya-Klassen]]: Die Einteilung erfolgt ähnlich dem VEI logarithmisch in die Klassen I bis IX. Diese 1955 von dem japanischen Vulkanologen Hiromichi Tsuya vorgeschlagene Klassifikation war der erste Versuch, die Stärke von Vulkanausbrüchen anhand eines Index zu beschreiben.<ref name="pyle2015">{{Literatur |Autor=David M. Pyle |Hrsg=Haraldur Sigurdsson, Bruce Houghton, Steve McNutt, Hazel Rymer, John Stix |Titel=Sizes of Volcanic Eruptions |Sammelwerk=The Encyclopedia of Volcanoes |Auflage=2. Ausgabe |Datum=2015 |ISBN=978-0-12-385939-6 |DOI=10.1016/B978-0-12-385938-9.00013-4}}</ref><ref>Tsuyas Originalartikel: {{Literatur |Autor=Hiromichi Tsuya |Titel=Geological and petrological studies of Volcano Fuji, V : On the 1707 eruption of Volcano Fuji |Sammelwerk=Bulletin of the Earthquake Research Institute, University Tokyo |Band=33 |Nummer=3 |Datum=1955 |Online=https://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/?action=pages_view_main&active_action=repository_view_main_item_detail&item_id=34019&item_no=1&page_id=28&block_id=31}}</ref>
;Intensität: logarithmierte Rate des gesamten Masseaustritts:
::I&#8239;=&#8239;3&nbsp;+&nbsp;log<sub>10</sub>&#8239;(''Masseneruptionsrate&#8239;in&#8239;kg/s'')
:Der Index zeigt, unabhängig von der Dichte, an, wie rasch welche Materialmenge austritt. Besonders heftige plinianische Eruptionen haben eine maximale Intensität von 10–12, kleine einen Wert von 4–6. Die Intensität ist ein Indiz, bis in welche Höhe ausgeworfenes Material gelangt. Sie ändert sich im Verlauf des Eruptionsgeschehens, unter anderem mit Änderungen der Größe der Vulkanöffnung. Die ''maximale Intensität'' (''peak intensity'') ist der größte Intensitätswert eines vulkanischen Ereignisses.<ref name="pyle2015" />
;[[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&nbsp;bzw.&nbsp;10&nbsp;km stehen, den relevanten Bereichen für Ausbrüche mit VEI&nbsp;2 bis 4.<ref>John W. Ewert und Christopher J. Harpel: [http://www.agiweb.org/geotimes/apr04/feature_VPI.html ''In Harm’s Way: Population and Volcanic Risk.''] In: ''Geotimes.'' April 2004</ref>

== Siehe auch ==
* [[Supervulkan]]e
* [[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]].
* H. Graf: ''Klimaänderungen durch Vulkane.'' In: ''promet – Meteorologische Fortbildung.'' 28. Jahrgang, Heft 3/4, 2002 ([http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:101:1-2017012510236 PDF]; 1,8 MB).

== Weblinks ==
{{Commonscat|Volcanoes by Volcanic Explosivity Index|Vulkanexplosivitätsindex}}{{Wiktionary}}
* [https://sizes.com/units/volcanic_explosivity_index.htm Volcanic Explosivity Index] als VEI-Tabelle mit Kriterien
* [https://volcanoes.usgs.gov/observatories/hvo/hvo_volcano_watch.html?vwid=702 ''How big is an eruption?''] In: ''Volcano Watch.'' [[US Geological Survey]], 28. März 2002.
* [http://www.earthobservatory.sg/faq-on-earth-sciences/what-were-largest-eruptions-world What were the largest eruptions in the world?] auf Website des Earth Observatory of Singapore

== Anmerkungen ==
<references />

{{SORTIERUNG:Vulkanexplosivitatsindex}}
[[Kategorie:Vulkanismus]]

[[he:התפרצות געשית#מדד התפרצות געשית]]