An objective method for the production of isopach maps and implications for the estimation of tephra deposit volumes and their uncertainties

Characterization of explosive volcanic eruptive processes from interpretation of deposits is a key for assessing volcanic hazard and risk, particularly for infrequent large explosive eruptions and those whose deposits are transient in the geological record. While eruption size—determined by measurement and interpretation of tephra fall deposits—is of particular importance, uncertainties for such measurements and volume estimates are rarely presented. Here, tephra volume estimates are derived from isopach maps produced by modeling raw thickness data as cubic B-spline curves under tension. Isopachs are objectively determined in relation to original data and enable limitations in volume estimates from published maps to be investigated. The eruption volumes derived using spline isopachs differ from selected published estimates by 15–40 %, reflecting uncertainties in the volume estimation process. The formalized analysis enables identification of sources of uncertainty; eruptive volume uncertainties (>30 %) are much greater than thickness measurement uncertainties (~10 %). The number of measurements is a key factor in volume estimate uncertainty, regardless of method utilized for isopach production. Deposits processed using the cubic B-spline method are well described by 60 measurements distributed across each deposit; however, this figure is deposit and distribution dependent, increasing for geometrically complex deposits, such as those exhibiting bilobate dispersion. ELECTRONIC SUPPLEMENTARY MATERIAL: The online version of this article (doi:10.1007/s00445-015-0942-y) contains supplementary material, which is available to authorized users

Transfer von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen aus Vulkanen in die Atmosphäre

Die häufigsten vulkanischen Volatilen sind H2O, CO2, SO3 und Halogene. Zusammensetzung, Menge und Injektionsraten von vulkanischen Gasen und Partikeln in die Troposphäre und Stratosphäre hängen ab von der chemischen Zusammensetzung eines Magmas, dem plattentektonischen Milieu sowie Eruptionsmechanismen und Eruptionsraten. Über 90% der eruptierten Magmen sind basaltischer Zusammensetzung mit niedriger Viskosität, relativ geringen Volatilengehalten und meist niedrigen Eruptionsraten sowie wenig explosiven Eruptionen überwiegend entlang der mittelozeanischen Rücken in großen Wassertiefen. Magmen in Inselbögen und Subduktionszonen an Kontinenträndern sind H2O-reich, in anderen plattentektonischen Milieus überwiegt in basaltischen Magmen CO2. In mafischen Magmen ist CO2 schlecht löslich und kann daher schon mehrere Kilometer unter der Erdoberfläche als Gasphase aus einem Magma entweichen. Felsische (hochdifferenzierte) Magmen, H2O-reich und CO2-arm, eruptieren oft hochexplosiv, insbesondere an Subduktionszonen, und mit hohen Eruptionsraten, z.B. El Chichón (Mexiko, 1982) und Pinatubo (Philippinen, 1991). Ihre Eruptionssäulen (Gas-/Partikelgemische) können bis ca. 40 km Höhe erreichen und sind Hauptlieferant der in die Stratosphäre injizierten Gasmengen