Die Phlegräischen Felder - was passiert hier gerade wirklich?

Sicherlich haben Sie mittlerweile schon von den Phlegräischen Feldern gehört, da zur Zeit überall in den Medien von ihnen berichtet wird. Doch leider kursieren darunter auch viele Übertreibungen und Falschinformationen, die darauf ausgelegt sind möglichst viele Aufrufe zu erzielen und nicht unbedingt die aktuelle Situation korrekt darzustellen. Deshalb ist das Ziel dieses Blogeintrags wissenschaftlich fundiert die aktuelle Situation auf den Phlegräischen Feldern zu beschreiben. Dabei wird zunächst geklärt was die Phlegräischen Felder sind und wie sie entstanden sind. Daraufhin folgt die aktuelle Situation und zum Schluss wird genauer erläutert ob jetzt ein neuer Vulkanausbruch bevorsteht.

Was sind die Phlegräischen Felder und wie entstanden sie?

Zum Anfang sollte erst einmal geklärt werden was die Phlegräischen Felder überhaupt sind: Sie sind ein aktives Vulkangebiet mit einer Gesamtfläche von etwa 130 km² einschließlich des seewärtigen Teils im dicht besiedelten Raum Neapels in Süditalien. Hier befindet sich eine sehr hohe Anzahl an Menschen, Grundstücken und Infrastrukturen, die einer potenziellen vulkanischen Gefahr ausgesetzt sind. Damit ist es eines der Gebiete mit dem höchsten vulkanischen Risiko auf der Erde.

Der Name stammt aus dem Griechischen und bedeutet übersetzt wörtlich „brennende Felder“. Dies bezieht sich auf den vulkanischen Charakter des Gebiets, und das Vorhandensein zahlreicher Fumarolen und Thermalwasserquellen, die bereits in der Antike bekannt waren und genutzt wurden. Fumarolen sind dabei natürliche Austritte von vulkanischem Gas und Dampf. Die Temperaturen sind an Fumarolen im allgemeinen hoch und betragen zwischen 100°C und über 600°C.

Die Phlegräischen Felder waren mindestens in den letzten 50.000 Jahren aktiv und bestehen aus mehreren vulkanischen Zentren, die sich in und um eine Caldera, also einer sogenannten große kesselförmige Eintiefung befinden. Diese Caldera entstand durch den Einsturz der Decke des magmatischen Reservoirs, nachdem dieses durch mindestens zwei große Eruptionen geleert worden war: die Kampanische Ignimbrit Eruption vor 39.000 Jahren und der Ausbruch des Neapolitanischen Tuffs vor 15.000 Jahren.

Die Kampanische Ignimbrit Eruption ist der enrgiereichste Ausbruch, der im Mittelmeerraum bekannt ist, mit der eine enorme Menge an Asche in die Atmosphäre geschleudert wurde und wahrscheinlich das Klima weltweit beeinflusst hat. Der VEI dieser Eruption betrug 7. Der Vulkan-Explosivitäts-Index (kurz: VEI) wird verwendet, um die Größe einer vulkanischen Eruption anhand z.B des ausgestoßenen Volumens oder der Höhe der eruptierten Säule zu beschreiben. Die verwendete Skala reicht von 0 bis 8+ und ist dabei logarithmisch, wobei jedes Intervall auf der Skala einen zehnfachen Anstieg bedeutet. Ein VEI von 8 oder höher wird als sogenannte „Supereruption“ bezeichnet. Die Phlegräischen Felder haben mit ihrem höchsten VEI von 7 somit noch keine Supereruption hervorgebracht. Nach diesen beiden großen Events folgten nur noch episodisch weitere, kleinere Aktivitäten innerhalb der Caldera.  

Insgesamt können die Phlegräischen Felder als ein sogenanntes halbgeschlossenes System bezeichnet werden. Dies bedeutet, dass die Magma selten eruptiert, der Vulkan aber trotzdem über Jahrzehnte bis Jahrhunderte unruhig ist mit Bodenhebung, Erdbeben, Entgasung und einem langfristigen Wiederaufleben. Die folgende Abbildung 1 zeigt genauer die geographische Lage der Phlegräischen Felder, sowie die Caldera mit ihren weiteren Ausbruchszentren innerhalb der Caldera.

Abbildung 2 ist eine Veranschaulichung des VEI. Die Skala reicht hierbei von 0 bis 8, wobei jedem Index ein Volumen an Tephra und eine Höhe der eruptierten Säule zugeordnet ist, die mindestens erreicht sein muss, um in diesen Indexbereich eingeordnet zu werden. Das logarithmische Ansteigen des ausgestoßenen Volumens ist dabei mit den verschiedenen farbigen Kreisen anschaulich dargestellt.

Abbildung 1: rechts oben in der Ecke: Lage der Phlegräischen Felder im Südwesten von Italien, großes Bilder: Caldera der Phlegräischen Felder mit weiteren Ausbruchszentren innerhalb der Caldera, grober Verlauf des Calderarandes der Kampanischen Ignimbrit Eruption in lila gekennzeichnet (je nach Studie leicht unterschiedlich), Krater des Monte Nuovo mit rot markiert (Guidoboni et al., 2011)

Abbildung 2: Vulkanischer Explosivitätsindex: Der Vulkanexplosivitätsindex basiert auf dem Volumen der während eines Ausbruchs produzierten Tephra, die Kugeln in diesem Diagramm geben einen relativen Größenvergleich für jede Stufe des Indizes (https://geology.com/stories/13/volcanic-explosivity-index)

1538 - was passierte beim vorerst letzten Ausbruch?

Die letzte Eruption der Phlegräischen Felder fand im Jahr 1538 statt, wobei der Vulkankrater Monte Nuovo entstand, der in der Abbildung 1 rot markiert ist. Dieser Ausbruch ist ein Beispiel für ein kleines, explosives Event innerhalb der Caldera. Laut historischer Berichte startete ab dem Ende des 15. Jahrhunderts die Bodenhebung und größere Erdbeben fanden in den Jahren 1470-1472, 1503 und 1511 statt. Ab dem Jahr 1503 war das Ausmaß der Bodenhebung so groß, dass neues Land entstand, das zuvor vom Meer eingenommen wurde. Diese Gebiete wurden von den Bewohnern von Pozzuoli für den Bau neuer Gebäude genutzt, da ihre Dörfer aufgrund der wiederholten Erdbeben der vergangenen Jahre größtenteils zusammengebrochen oder unbewohnbar geworden waren. 1536-1538 fanden häufige Erdbeben statt, wobei ca. 3 Monate vor der Eruption eine progressive Erhöhung der Erdbebenfrequenz uns Stärke laut Zeitzeugen berichtet wurde. Wenige Tage bis Stunden vor der Eruption waren charakterisiert durch eine dramatische Erhöhung der Hebungsrate auf mehrere Meter am Tag und einer Erhöhung der Anzahl an Erdbeben, die immer oberflächennäher wurden. Vor dem Ausbruch des Monte Nuovo wurde beschrieben: „der Boden bebte kontinuierlich“ in Pozzuoli 8 bis 9 Tage vor der Eruption und in Neapel waren 5-10 Erdbeben pro Tag spürbar. Die Eruption dauerte darauf 7 Tage lang an, wobei die ersten beiden Tage durch explosive Ausbrüche geprägt waren, die folgenden vier Tage waren ruhiger und am letzten Tag fand nochmals eine explosive Eruption statt.

Sind die aktuellen Bodenhebungen und Erdbeben ein Vorzeichen für einen Vulkanausbruch?

Kommen wir nun zur gegenwärtige Entwicklung auf den Phlegräischen Feldern. Diese lässt sich in drei große unruhige Episoden mit kurzfristigen Bodenhebungen einteilen: 1950-1952 ~0,7 m Hebung, 1969-1972 ~1,7 m Hebung, 1982-1984 ~1,8 m Hebung. Diese Hebungen führten zudem dazu, dass viele Bewohner des Gebiets, insbesondere im historischen Zentrum Rione Terra von Pozzuoli, gezwungen waren, ihre Häuser zu verlassen. Die letzte Phase wurde am besten aufgezeichnet und es konnte eine Seismizität von M<4,2 bei einer Tiefe von <3-4 km festgestellt werden.

Die Seismizität ist eine Beschreibung der Erdbebenaktivität und die Stärke eines Erdbebens kann mit Hilfe der Richterskala ausgedrückt werden. Diese reicht von M (Richter-Magnitude) <2 bis >10 und verknüpft die Magnitude eines Bebens mit den Beobachtungen/Schäden. Ein Erdbeben der Magnitude 4,2 wird demnach als ein leichtes Beben eingeschätzt mit einem sichtbaren Bewegen von Zimmergegenständen, Erschütterungsgeräuschen, aber meist keinen Schäden. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Erdbeben bei den Phlegräischen Feldern relativ oberflächennah stattfinden und somit die Schäden größer ausfallen, als es die Richterskala für diese Größe beschreibt. Nach der Hebungsphase von 1982-1984 folgte eine Bodensekung von ~1 m bis 2004.

Ab 2005 nahm jedoch die Bodenhebung wieder zu. Die Hebung dieser neuen Phase beträgt etwa 144 cm seit 2005 bis April 2025 und das stärkste Erdbeben fand am 13.03.2025 mit einer Stärke von 4,6 +- 0,3 statt. Die folgende Abbildung 3 zeigt die Veränderung der Bodenhöhe in mm auf der y-Achse (Variazioni di Quota) in dem Zeitraum vom 01.01.2024 bis zum 19.05.2025, der auf der x-Achse aufgetragen ist. Weitere Begrifflichkeiten und Abkürzungen sind in der Abbildung genauer erläutert. Es ist zu erkennen, dass die Hebung zwischen 10 mm/Monat bis zu 30 mm/Monat betrug und nun zur Zeit eine Hebung von etwa 15 mm/Monat gemessen wurde.

Abbildung 3: Zeitreihe der Höhenänderungen vom 01.01.2024 bis zum 19.05.2025 (https://www.ov.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-infrastrutture/bollettini-tutti/boll-sett-flegrei/anno-2025) 

Ein weitere Veränderung in der aktuellen Phase sind die geochemischen Parameter. Für deren Überwachung sind unter anderem im Gebiet Pisciarelli und Solfatara Messtationen installiert, da sich hier sogenannte Fumarolen befinden. Fumarolen sind natürliche Austritte von vulkanischem Gas und Dampf. Die Messstationen überwachen nun die Temperatur, den CO2-Fluss und den Fluss weiterer Gase. Die Messungen zeigen einen mehrjährigen Trend der Erwärmung und des Druckanstiegs, der im Juli 2020 einen Höhepunkt erreichte, sich dann bis zu den ersten Monaten des Jahres 2022 umkehrte, als ein neuer Aufwärtstrend begann, der immer noch anhält.

Alarmstufe Gelb

Aufgrund der verstärkten Erdbeben, Bodenhebungen und Veränderungen der geochemischen Parameter wurden die Phlegräischen Felder seit 2012 auf GELB geändert. Das Alarmsystem besteht dabei aus den Stufen grün, gelb, orange und rot, wobei grün keine vulkanische Aktivität bedeutet und rot, dass ein Ausbruch kurz bevorsteht. Der aktuelle Status GELB auf den Phlegräischen Feldern bedeutet, dass das Überwachungssystem des Vesuv-Observatoriums einige Veränderungen im Aktivitätszustand zeigt.

Im Allgemeinen gibt es mehrere Theorien warum die Bodenbewegungen und der Vulkanismus in den Phlegräischen Feldern überhaupt stattfindet. Eine Möglichkeit wäre, dass von einem hydrothermalen System das heiße Wasser und Gas im Untergrund nicht frei entweichen kann. Ein hydrothermales System ist ein unterirdisches System aus heißem Wasser, Dampf und Gasen, das mit der vulkanischen Aktivität zusammenhängt. Somit steigt der Druck an, der den Gesteinskörper anhebt und zu Erdbeben führt, ohne dass Magma aufsteigt. Eine weitere Theorie ist, dass sich sogenannte Sill-Strukturen in etwa 3-4 km Tiefe befinden. Sills entstehen, wenn Magma in bereits vorhandene Gesteinsschichten eindringt und dort erstarrt, ohne die Schichtung zu durchbrechen. Wenn sich darin Fluide oder magmatische Schmelzen einlagern führt dies zu einer Aufwölbung, die die Kruste darüber dehnt und brechen kann, was Erdbeben erzeugt.

Langfristige Bodenbewegungen

Ein langsames Absenken oder Anheben des Bodens von Millimetern bis Zentimetern pro Jahr ist typisch für Calderen, wie auch bei den Phlegräischen Feldern. Diese Veränderungen der Bodenhöhe wurden bei den Phlegräischen Feldern über die Zeit sehr gut dokumentiert aufgrund der langen historischer Besiedlung des Gebietes. Ein gutes Beispiel ist der Serapis-Tempel in Pozzuoli. Dieser Tempel, der eigentlich eine Markthalle war, hat etwa 12 m hohe Säulen, die sich in den letzten 2000 Jahren bis zu 10 m unterhalb des Meeresspiegels befanden. Dies ist an Löchern von Bohrmuscheln in den Säulen zu erkennen. Mittlerweile sind die Säulen wieder fast vollkommend trocken, wie es auch in der Abbildung 5 sichtbar ist. Daran ist zu erkennen, dass Pozzuoli in ständiger Bewegung ist. Auch der kleine Fischerhafen von Pozzuoli ist ein gutes Beispiel für die ständigen Bodenbewegungen, da in diesem einstigen Hafen die Schiffe auf den Grund gelaufen sind, wie auch in Abbildung 4 zu sehen ist.

Abbildung 4: Die Bodenhebung führte dazu, dass in dem kleinen Fischerhafen von Pozzuoli die Schiffe auf Grund laufen (Eigene Darstellung)

Abbildung 5: Der Serapis-Tempel befand sich einst unter Wasser, wovon Löcher von Bohrmuscheln in den Säulen zeugen, heute befindet er sich im trockenen (Eigene Darstellung)

Steht ein neuer Vulkanausbruch bevor?

Da nun sowohl die Entstehung, als auch die gegenwärtige Situation auf den Phlegräischen Feldern geklärt wurde, können wir uns nun der Frage widmen: Deuten die Daten auf einen bevorstehenden Ausbruch hin? Was wird genau für die Vorhersage einer Eruption gemacht? Hierfür wird der sogenannte Bayesian event tree zur Eruptionsvorhersage verwendet, welcher das einzige verfügbare Vorhersagemittel seit Beginn der aktuellen Unruhen ist. Dabei werden Beobachtungen überwacht, mit vordefinierte Schwellenwerten verglichen und einzelne Wahrscheinlichkeiten berechnet. Zu den Beobachtungen zählen z.B. die Beschleunigung der Anzahl von seismischen Events, die Beschleunigung der freigegebenen seismischen Energie oder die Bodenhebungsrate. Die folgende Abbildung 6 zeigt die Wahrscheinlichkeit magmatischer Unruhen/ einer Eruption auf der y-Achse. Unter Magmatische Unruhen versteht man oberflächliche Magmabewegung die z.B. Erdbeben, Bodenhebungen und eine Veränderung in den Gasaustritten verursachen. Die Werte reichen hierbei von 0 bis 1, wobei 0 eine Wahrscheinlichkeit von 0% und 1 eine Wahrscheinlichkeit von 100% bedeutet. Die x-Achse zeigt den betrachteten Zeitraum. Englische Begriffe wurden zudem für ein besseres Verständnis auf deutsch übersetzt. Es ist zu sehen, dass es ein paar Anlässe mit einer höheren Wahrscheinlichkeit von magmatischer Unruhen aufgrund von Erdbeben gibt, die in der Abbildung als Maxima zu sehen sind. Die Wahrscheinlichkeit einer Eruption ist eine Konsequenz von magmatischen Unruhen. Dies liegt daran, dass eventuelle Magmabewegungen zu einem Ausbruch führen könnten. Deshalb kann die Wahrscheinlichkeit einer Eruption als 1/10 der Wahrscheinlichkeit von magmatischen Unruhen angenommen werden. Während dem stärksten Erdbeben im gemessenen Zeitraum stieg die Wahrscheinlichkeit für einen Ausbruch auf das Maximum des betrachteten Zeitraums von lediglich 0,05, also 5%. Dieses Erdbeben hatte eine Stärke von 4,4 und fand am 20.05.2024 statt. Aufgrund des oberflächennahen Hypozentrums konnte es von der Bevölkerung auch gespürt werden.

Abbildung 6: Variation der erwarteten Werte der Wahrscheinlichkeit von magmatischen Unruhen (orangene Linie) und einer Eruption (rote Linie) während des betrachteten Zeitraums (Ferrara et al., 2025)

Eine weitere Studie von Selva et al. (2012) die auch auf dem Ansatz des Bayesian event trees basiert, schätzte die monatliche Wahrscheinlichkeit eines Ausbruchs auf den Phlegräischen Feldern auf 0,16 %.

Zu der Vorhersage des Eruptionsstils eines potenziellen Ausbruchs wurden die physikalischen Parametern der letzten 22 Eruptionen über die letzten 5000 Jahre in einer Studie von Orsi et al. (2009) evaluiert. Diese Parameter waren die Verbreitung, das Volumen und die Dichte von pyroklastischen Ablagerungen, das Volumen der eruptierten Magma, die gesamte eruptierte Masse und die Eruptionsstärke. Die Größe der Eruption wurde in drei Kategorien eingeteilt: klein, mittel und groß. Außerdem wurde auch der Eventstil klassifiziert: Ein effusiver Ausbruch führt zu der Bildung eines Doms oder eines sehr kleinen Lavaflusses. Bei einem explosiven Ausbruch fallen Partikel aus und Pyroklastische Ströme können entstehen. Pyroklastische Ströme sind hierbei fließende, dichte Gemenge aus heißem Gas, Lavafragmenten, Kristallen und ggf. Gesteinsbruchstücken, die sich der Topographie folgend auf der Landoberfläche bewegen.

Das Ergebnis der Studie ist in dem folgenden Tortendiagramm dargestellt und zeigt, dass am wahrscheinlichsten eine explosive Eruption mit einer kleinen Größe stattfindet mit einer Wahrscheinlichkeit von 60%. Darauf folgt ein explosiver Ausbruch einer mittleren Größe mit einer Wahrscheinlichkeit von 25%. Ein effusiver Ausbruch besitzt eine Wahrscheinlichkeit von 11% und ein explosiver, großer Ausbruch findet lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit von 4% statt.

Abbildung 7: Relative Wahrscheinlichkeiten für das Stattfinden der verschiedenen Events in den Phlegräischen Feldern (Orsi et al., 2009)

Kurz gesagt

Abschließend ist es wichtig ein paar Punkte festzuhalten, die in diesem Blogeintrag erläutert wurden. Die Phlegräischen Felder entstanden durch eine große Calderabildung, wobei darauf nur noch kleinere Eruptionen innerhalb der Caldera stattfanden. Eine vertikale Bodenhebung -und Senkung ist ein normaler stattfindender Prozess auf den Phlegräischen Feldern und insgesamt in Calderen. Vor einer Eruption findet jedoch eine anomal hohe Hebung von mehreren Metern in wenigen Tagen und eine sehr stark erhöhte und vermehrte Seismizität und Gasaustritte statt. In der gegenwärtigen unruhigen Phase wurde dieses Niveau noch nicht erreicht. Die Wahrscheinlichkeit für einen Vulkanausbruch lag bei den stärksten aufgezeichneten Erdbeben lediglich bei 5% und falls irgendwann ein zukünftiger Ausbruch stattfindet ist ein kleiner explosiver Ausbruch am wahrscheinlichsten und ein großer explosiver Ausbruch findet nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 4% statt. Es ist auch wichtig zu beachten, dass Caldera Unruhen nicht automatisch zu einer Eruption führen, aber vor jeder Eruption findet eine unruhige Episode statt. Eine Caldera Unruhe ist dabei durch Bodenhebungen, Gasemissionen und Erdbeben charakterisiert, sowie einer Beschleunigung der Hebung und Seismizität mit der Zeit. Die Phlegräischen Felder zeigten schon sehr unruhige Phasen mit dramatischen Variationen in den gemessenen Parametern, die nicht von einer Eruption gefolgt wurden. Unruhen erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines Ausbruchs nicht auf 100%.

Wie es hoffentlich sichtbar geworden ist, ist es wichtig immer zu hinterfragen was in den Medien über die Phlegräischen Felder berichtet wird und die Quellen auf ihre Seriosität zu prüfen, um beurteilen zu können, ob es sich wirklich um wissenschaftliche Fakten handelt oder es nur um Aufrufszahlen geht. Ich hoffe dieser Blogeintrag konnte einen kleinen Beitrag dazu leisten einen Gegenpol zu den vielen Übertreibungen und Falschinformationen darzustellen.

Quellen

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