In einer in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie stellt ein internationales Team unter Beteiligung von Wissenschaftlern des CNRS Terre & Univers eine neue Erkennungsmethode vor, die "Jerk" (deutsch "Ruck") genannt wird. Sie kann aus den Daten eines einzigen seismologischen Instruments in Echtzeit sehr frühe Vorläufersignale für Vulkanausbrüche identifizieren.
Die "Jerk"-Methode erlaubt es, in Echtzeit extrem subtile Bodenbewegungen zu erfassen, die mit der Tiefeninjektion von Magma zusammenhängen. Diese Signale, Jerk-Signale genannt, äußern sich als niederfrequente Transienten in den horizontalen Bodenbewegungen, sowohl in der Beschleunigung als auch in der Neigung.
Die Autoren zeigen, dass sie wahrscheinlich durch dynamische Gesteinsbruchprozesse im Vorfeld eines Ausbruchs erzeugt werden. Mit einer Amplitude in der Größenordnung von wenigen Nanometern pro Kubiksekunde (nm/s³) können diese Signale mit einem einzigen Breitband-Seismometer erfasst werden, vorausgesetzt, es wird eine spezifische Datenverarbeitung durchgeführt, die unter anderem die Korrektur für Gezeiten beinhaltet.
Im April 2014 wurde das Werkzeug am Vulkanologischen Observatorium des Piton de la Fournaise des IPGP (OVPF-IPGP, Insel La Réunion) als vollautomatisiertes Modul des WebObs-Systems implementiert, wobei die Daten einer seismologischen Station des globalen Geoscope-Netzes genutzt wurden, die 8 km vom Gipfel des Vulkans entfernt liegt (Rivière de l'Est).
Bereits am 20. Juni 2014 wurde eine erste Warnung 1 Stunde und 2 Minuten vor Beginn des Ausbruchs gesendet. Über mehr als 10 Jahre hinweg arbeitete dieses System zur Erkennung und Analyse von Jerk-Signalen rund um die Uhr und ermöglichte so automatische Warnungen für 92 % der 24 Ausbrüche, die zwischen 2014 und 2023 stattfanden.
Die Vorwarnzeiten variierten zwischen wenigen Minuten und 8,5 Stunden, bevor das Magma die Oberfläche erreichte. Die Methode wurde auch an Daten von 24 früheren Ausbrüchen zwischen 1998 und 2010 getestet und zeigte, dass die Jerk-Warnung systematisch funktioniert.
Die große Besonderheit dieser Arbeit liegt darin, dass die Jerk-Methode über mehr als 10 Jahre hinweg automatisch und ohne Überwachung in Echtzeit getestet und validiert wurde. Dies steht im Gegensatz zur überwiegenden Mehrheit der in der Literatur veröffentlichten Studien zu eruptiven Vorläufern, die auf einer Nachbearbeitung von Daten und einer retrospektiven Analyse basieren.
Das System produzierte jedoch einige Male "falsch-positive" Meldungen – klare Warnungen, denen kein Ausbruch folgte –, die sich alle als echte Magmenintrusionen oder "abgebrochene Eruptionen" herausstellten, eine Interpretation, die durch alle anderen beobachtbaren Größen wie Seismizität, Deformationen und Analysen vulkanischer Gase gestützt wurde. Neben der Wirksamkeit der Jerk-Warnung für Ausbrüche erweist sich das Werkzeug somit auch als perfekter und eindeutiger Detektor für magmatische Intrusionen.
Während einer der letzten seismischen Krisen am Piton de la Fournaise am 5. Dezember 2025, die mit geringen Deformationen und Gasanomalien verbunden war, wurde ein kleines Jerk-Signal ausgesendet (nur 0,1 nm/s3), was bestätigte, dass tatsächlich eine Magmenintrusion stattgefunden hatte.
Da der Piton de la Fournaise ein sehr gut instrumentierter und überwachter Laborvulkan ist, wird das Jerk-Werkzeug vom OVPF-IPGP als zusätzlicher Indikator zu den zahlreichen Vorläufersignalen anderer beobachtbarer Größen verwendet, um die Realität einer magmatischen Intrusion zu bestätigen. An anderen, weniger gut instrumentierten Vulkanen könnte das Jerk-Werkzeug als einfache und effektive Methode zur Frühwarnung vor Vulkanausbrüchen eingesetzt werden.
Es bleibt nun noch viel zu tun, insbesondere muss die Methode an anderen aktiven Vulkanen getestet werden, beginnend mit dem Ätna (Italien), wo ein Projekt unter Beteiligung des GIPP (Geophysical Instrumental Pool of Potsdam) zur Erkennung des Jerk-Signals mit einem neuen Netzwerk von Seismometern bereits 2026 in Zusammenarbeit mit dem INGV (Italien) beginnen soll.