Infrasound-dataset van de eruptieve paroxysmen van de Etna in 2021

Luisteren naar de diepe stem van een vulkaan

Wanneer een vulkaan uitbarst, komt er niet alleen vuur en as vrij — hij fluistert ook in zeer lage tonen die onze oren niet kunnen horen. Deze "infrasonen" reizen lange afstanden door de lucht en kunnen onthullen wat er binnen in de vulkaan gebeurt lang voordat mensen lava of as zien. In deze studie delen wetenschappers een nieuw open-toegankelijk archief van deze verborgen geluiden van de Etna in Italië tijdens een uitzonderlijk eruptief jaar, een waardevolle bron om uitbarstingsvoorspellingen te verbeteren en naburige gemeenschappen veiliger te maken.

Waarom zachte gerommel ertoe doet

De Etna is een van de meest actieve vulkanen ter wereld en stuurt regelmatig lavafonteinen en aswolken de lucht in die het vliegverkeer kunnen verstoren en nabijgelegen dorpen kunnen bedekken. Om dit in de gaten te houden, beheren Italiaanse wetenschappers een dicht netwerk van instrumenten die aardbevingen, gassen en gronddeformatie meten. In de afgelopen decennia hebben ze geleerd dat infrasoon — geluidsgolven met zeer lage frequenties — bijzonder nuttig kan zijn om het begin van erupties te signaleren, hun verloop te volgen en in te schatten hoeveel as en gas vrijkomt. Het probleem is dat hoogwaardige, publieke infrasoondatasets van actieve vulkanen zeldzaam zijn, waardoor het voor onderzoekers wereldwijd moeilijk is nieuwe methoden te testen.

Een oor voor de Etna bouwen

Om dit hiaat te dichten installeerde het team een speciale "luisterpost" op een heuvel genaamd Monte Conca, ongeveer zes kilometer van de kraters bij de top van de Etna. In plaats van één microfoon plaatsten ze een array van zes infrasoonsensoren rond een centraal punt, vergelijkbaar met microfoons in een surroundsysteem. Dit ontwerp stelt hen in staat kleine verschillen in aankomsttijd van geluidsgolven bij elke sensor te vergelijken, zwakke signalen te versterken en de herkomst nauwkeurig te lokaliseren. De sensoren, specifiek ontwikkeld voor vulkaanwaarneming, zijn klein, energiezuinig en kunnen zeer kleine luchtdrukveranderingen over een breed frequentiebereik opnemen.

De instrumenten levend houden op een harde berg

Het bedienen van gevoelige elektronica hoog op een besneeuwde vulkaan gedurende een heel jaar is geen kleine taak. Elke sensor werd geplaatst in een op maat gemaakte behuizing die fungeert als een miniatuur levensondersteunend systeem. De doos is waterdicht en thermisch geïsoleerd, huisvest de sensor, de digitale recorder en een grote batterij, en is voorzien van een zonnepaneel om alles van stroom te voorzien, ook in de winter. Schuimvoering en een mechanisch filter beschermen de sensor tegen windstoten die vulkanische signalen zouden kunnen nabootsen. Dit robuuste ontwerp maakte het array bijna continu operationeel van mei 2021 tot april 2022, met slechts kleine onderbrekingen voor onderhoud en één lastige sensor die herhaaldelijk recorderproblemen gaf.

Tientallen uitbarstingen in detail volgen

Tijdens de inzet ging de Etna een bijzonder levendige fase in. Van eind 2020 tot in 2021 produceerde de vulkaan meer dan 60 krachtige uitbarstingen die bekend staan als paroxysmen — episodes van intense lavafonteinactiviteit en aspluimen die soms tot 10 kilometer hoog reikten. Het nieuwe array registreerde 39 van deze gebeurtenissen tussen mei en oktober 2021, naast rustiger ontgassen en kleinere explosies uit meerdere kraters. Door de zes sensoren als één luister-systeem te behandelen en geavanceerde verwerking toe te passen, konden de onderzoekers willekeurige windruis filteren en coherente drukgolven die met vulkanische activiteit verbonden zijn isoleren. Ze toonden aan dat verschillende gedragingen — zoals zachte achtergrondontgassing, uitbarstingen van Stromboliaanse aard en aanhoudende lavafonteinen — karakteristieke geluidspatronen en frequenties vertonen.

Stemmen van verschillende kraters scheiden

Een van de krachtigste resultaten is het vermogen van het array om vast te stellen welke krater op een gegeven moment "spreekt". Door de richting van waaruit de infrasoon binnenkwam te meten, identificeerde het team stabiele clusters van signalen afkomstig uit twee hoofdgebieden: de Zuidoost- en Nieuwe Zuidoost-kraters, die het grootste deel van de dramatische lavafonteinen produceerden, en de Bocca Nuova- en Voragine-kraters, die vaak zacht ontgastten. De explosieve gebeurtenissen uit de Zuidoostkraters vertoonden scherpe, impulserende golfvormen gedomineerd door frequenties rond 1–2 hertz, typisch voor krachtige gasontladingen. Daarentegen lieten signalen van Bocca Nuova en Voragine meer resonante tonen zien op meerdere onderscheidende frequenties, gevormd door de geometrie van de ventilatieopeningen en kraterwanden. Deze verschillen betekenen dat wetenschappers met alleen infrasoon kunnen onderscheiden wanneer overlappende activiteit uit meerdere schoorstenen plaatsvindt, zelfs bij slechte zichtbaarheid.

Wat dit betekent voor mensen die bij vulkanen wonen

Voor niet-specialisten is de belangrijkste uitkomst dat de Etna nu een bewezen "akoestisch surveillancesysteem" heeft en dat het volledige jaar aan opnamen vrij beschikbaar is voor iedereen om te bestuderen. Het werk toont aan dat robuuste infrasoon-arrays het hele jaar door op een hoge, besneeuwde vulkaan kunnen werken en betrouwbaar de subtiele luchtdruksignaturen van zowel grote erupties als rustiger ontgassen vastleggen. Deze dataset zal onderzoekers helpen vroegwaarschuwingsinstrumenten te verfijnen die eruptieve activiteit automatisch detecteren en lokaliseren in real time, waardoor snellere waarschuwingen voor de luchtvaart en voor gemeenschappen stroomafwaarts mogelijk worden. Kortom, door zorgvuldig te luisteren naar het diepste gerommel van een vulkaan, leren wetenschappers beter zijn volgende luide uitbarsting te voorspellen.

Bronvermelding: Zuccarello, L., Gheri, D., De Angelis, S. et al. Infrasound Array Dataset of the 2021 Eruptive Paroxysms of Etna Volcano. Sci Data 13, 296 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06638-0

Trefwoorden: infrasoon, Mount Etna, vulkaanbewaking, vroege waarschuwing bij erupties, seismische akoestiek