Överdriven och långvarig nederbörd utlöste 2018 års utbrott av vulkanen Kilauea på Hawaii, enligt forskare vid University of Miami (UM) Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science. Forskarna föreslår att lokala nederbördsmönster kan bidra avsevärt till tidpunkten och frekvensen av utbrottet vid Kilauea och kanske vid andra vulkaner.

I en ny studie, publicerad i tidningen Natur , UM Rosenstiel Schools forskare Jamie Farquharson och Falk Amelung visade att utbrottet troligen initierades av långvarig, och ibland extrema, nederbörd under månaderna före evenemanget.

"Vi visste att förändringar i vattenhalten i jordens underyta kan utlösa jordbävningar och jordskred. Nu vet vi att det också kan utlösa vulkanutbrott, sa Falk Amelung, professor i geofysik vid UM Rosenstiel School och medförfattare till studien. "Under tryck från magma, vått berg bryter lättare än torrt berg. Så enkelt är det."

Kīlaueas långlivade utbrott, en av Hawaiis mest aktiva vulkaner, gick in i en extraordinär ny fas den 3 maj, 2018, kastar glödande lava nästan tvåhundra fot i luften och spyr ut lava över 13 kvadratkilometer över den välbefolkade östkusten på Hawaiis Big Island. Det aldrig tidigare skådade utbrottet, som förstörde hundratals hem, innebar kollapsen av toppmötets caldera innan den upphörde fyra månader senare i september 2018.

Genom att använda en kombination av markbaserade och satellitmätningar av nederbörd, Farquharson och Amelung modellerade vätsketrycket i vulkanens byggnad över tiden - en faktor som direkt kan påverka tendensen till mekaniska fel i underytan, i slutändan driver vulkanisk aktivitet.

Teamets resultat visar att vätsketrycket var det högsta på nästan ett halvt sekel omedelbart före utbrottet, som de föreslår underlättade magmarörelsen under vulkanen. Deras hypotes förklarar också varför det inte fanns någon utbredd höjning vid vulkanen under månaderna innan.

"Ett utbrott inträffar när trycket i magmakammaren är tillräckligt högt för att bryta det omgivande berget och magman reser till ytan, ", sade Amelung. "Denna trycksättning orsakar uppblåsning av marken med tiotals centimeter. Eftersom vi inte såg någon betydande inflation under året före utbrottet började vi fundera på alternativa förklaringar."

Medan små ångexplosioner och vulkaniska jordbävningar har kopplats till nederbördsinfiltration vid andra vulkaner tidigare, detta är första gången som denna mekanism har anropats för att förklara djupare magmatiska processer.

"Intressant, när vi undersöker Kīlaueas historiska utbrott, vi ser att magmatiska intrång och registrerade utbrott är nästan dubbelt så sannolikt att inträffa under de regnigaste delarna av året, " sa Jamie Farquharson, en postdoktor vid UM Rosenstiel School och huvudförfattare till studien.

Författarna framhåller att om denna process kan upptäckas vid Kilauea, då kommer det sannolikt att förekomma någon annanstans också.

"Efter att ha fastställt bevis för nederbördsutlösta utbrott vid Kilauea, det ska bli fascinerande att undersöka andra vulkaner, ", sa Farquharson. "Om vi ​​kan identifiera regioner på jorden där denna typ av koppling mellan regn och vulkanism finns, det kan gå långt mot avancerad varning för associerade vulkaniska faror."

"Det har visat sig att istäckarnas smältning på Island ledde till förändringar av vulkanisk produktivitet, ", sa Farquharson. "Eftersom pågående klimatförändringar förutspås leda till förändringar i nederbördsmönster, vi förväntar oss att detta på liknande sätt kan påverka mönster av vulkanisk aktivitet."

"Denna studie var endast möjlig tack vare ett antal jordobservationssatelliter, ", sa Amelung. "Vi fick information om nederbörd från ett gemensamt uppdrag mellan NASA och den japanska rymdforskningsbyrån och observationer av markdeformation från ett uppdrag från Europeiska rymdorganisationen."

Studien, med titeln "Extrema nederbörd utlöste 2018 års sprickutbrott vid vulkanen Kīlauea, " av Farquharson och Amelung från UM Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, publicerades 22 april, 2020 i tidningen Natur .