De bromtoon van een leeglopende vulkaan

De vulkaan Nyiragongo heeft een van de grootste lavameren ter wereld. Tijdens een uitbarsting in mei 2021 is dit lavameer in korte tijd leeggelopen. De uitbarsting had een enorme impact op de veiligheid in het gebied, waaronder de stad Goma (afbeelding 1). Alhoewel het proces niet overal goed zichtbaar was aan het aardoppervlak, was het mogelijk om via onhoorbare geluidsgolven – infrageluid – het proces te volgen. 

Geluid van een leeglopende vulkaan 

Het geluid was zo intens, dat het ook op een afstand van ruim 800 kilometer te meten was

Met speciale microfoons tot op minder dan 20 kilometer afstand van de krater is het infrageluid van de uitbarsting gedetailleerd vastgelegd. Het geluid was zo intens, dat het ook op een afstand van ruim 800 kilometer te meten was, op een infrageluidstation in Kenia dat onderdeel uitmaakt van het International Monitoring System (IMS). Het IMS is aangelegd voor de verificatie van kernstopverdrag. Met infrageluid kunnen bovengrondse kernbomproeven gemeten worden. 

In het infrageluid was een urenlange bromtoon waarneembaar (afbeelding 1). Deze toon is te verklaren met het ontstaan van een holte binnenin de vulkaan, door het leeglopen van het lavameer. Hierdoor ontstond, net zoals bij een gitaar, een soort klankkast. Door het geluidsignaal in een model na te bootsen konden onderzoekers een reconstructie van het leeglopen van het lavameer in de krater maken. 

Activiteit langs de flanken 

Naast de genoemde trillingen gaf het gemeten infrageluid ook informatie over het openen van spleten langs de vulkaanflank (zogenaamde fissuren), waaruit nieuwe lava-uitbarstingen plaatsvonden. Deze activiteit vond tegelijk plaats met het leeglopen van het lavameer. Met andere woorden: één groot vulkanisch systeem brak op meerdere plekken open, en dat volledige scenario is terug te zien in het geluidsignaal. 

Infrageluid voor vulkaanbewaking 

Door infrageluid te meten kunnen we beter begrijpen wat een vulkaan doet – en mogelijk eerder waarschuwen en ingrijpen als er gevaar dreigt

Het onderzoek rond Nyiragongo laat zien dat infrageluid een onmisbaar onderdeel is in de monitoring en bewaking van vulkanen, naast bijvoorbeeld seismische en satellietmetingen. Infrageluid kan namelijk processen volgen die andere instrumenten niet altijd kunnen meten. Door continu infrageluid te meten kunnen we beter begrijpen wat een vulkaan doet – en mogelijk eerder waarschuwen en ingrijpen als er gevaar dreigt. In Nederland is regelmatig infrageluid van de vulkaan Etna op het Italiaanse eiland Sicilië meetbaar. 

Samenwerking tussen Nederland en Luxemburg 

Het onderzoek, dat recent is gepubliceerd in het vakblad Nature Communications Earth & Environment, is een samenwerking tussen het KNMI en het Europees Centrum voor Geodynamica en Seismologie in Luxemburg. Deze instituten werken sinds 2019 samen aan het kernstopverdrag.