Redaktionens note (6/4/18): Denne historie bliver genudsendt i lyset af det dødbringende udbrud af Guatemalas Fuego-vulkan søndag (3. juni), som dækkede nærliggende landsbyer i hurtigtflydende askestrømme.
Attila Kilinc, leder af geologiafdelingen på University of Cincinnati, giver dette svar. Senest har professor Kilinc studeret vulkaner på Hawaii og Montserrat.
Når en del af jordens øvre kappe eller nedre skorpe smelter, dannes der magma. En vulkan er i det væsentlige en åbning eller et hulrum, hvorigennem denne magma og de opløste gasser, den indeholder, udledes. Selv om der er flere faktorer, der udløser et vulkanudbrud, er der tre, der dominerer: magmaens opdrift, trykket fra de opløste gasser i magmaen og indsprøjtningen af et nyt parti magma i et allerede fyldt magmakammer. Det følgende er en kort beskrivelse af disse processer.
Da sten inde i jorden smelter, forbliver dens masse den samme, mens dens volumen øges – hvilket giver en smelte, der er mindre tæt end den omgivende sten. Denne lettere magma stiger derefter op mod overfladen i kraft af sin opdrift. Hvis magmaets massefylde mellem den zone, hvor det dannes, og overfladen er mindre end massefylden i de omgivende og overliggende bjergarter, når magmaet op til overfladen og går i udbrud.
Magmaer af såkaldt andesitisk og rhyolitisk sammensætning indeholder også opløste flygtige stoffer som vand, svovldioxid og kuldioxid. Eksperimenter har vist, at mængden af en opløst gas i magma (dens opløselighed) ved atmosfærisk tryk er nul, men stiger med stigende tryk.
For eksempel er omkring 5 procent af vægten af en andesitisk magma mættet med vand og seks kilometer under overfladen opløst vand i en andesitisk magma, der er mættet med vand. Efterhånden som denne magma bevæger sig mod overfladen, falder vandets opløselighed i magmaen, og derfor skilles det overskydende vand fra magmaen i form af bobler. Efterhånden som magmaen bevæger sig tættere på overfladen, opløses mere og mere vand fra magmaen, hvorved forholdet mellem gas og magma i kanalen øges. Når mængden af bobler når op på ca. 75 %, opløses magmaet til pyroklaster (delvist smeltede og faste fragmenter) og bryder eksplosivt ud.
Den tredje proces, der forårsager vulkanudbrud, er en indsprøjtning af ny magma i et kammer, der allerede er fyldt med magma af lignende eller anden sammensætning. Denne indsprøjtning tvinger noget af magmaen i kammeret til at bevæge sig opad i kanalen og bryde ud ved overfladen.
Og selv om vulkanologer er velvidende om disse tre processer, kan de endnu ikke forudsige et vulkanudbrud. Men de har gjort betydelige fremskridt med hensyn til at forudsige vulkanudbrud. Forudsigelse omfatter sandsynlig karakter og tidspunkt for et udbrud i en overvåget vulkan. Karakteren af et udbrud er baseret på de forhistoriske og historiske oplysninger om den pågældende vulkan og dens vulkanske produkter. F.eks. er det sandsynligt, at en vulkan med voldsomme udbrud, der har produceret askefald, askeflod og vulkanske mudderstrømme (eller lahars), vil gøre det samme i fremtiden.
Bestemmelse af tidspunktet for et udbrud i en overvåget vulkan afhænger af måling af en række parametre, herunder, men ikke begrænset til, seismisk aktivitet på vulkanen (især dybde og hyppighed af vulkanske jordskælv), jordbundsdeformationer (bestemt ved hjælp af et tiltmeter og/eller GPS og satellitinterferometri) og gasemissioner (prøvetagning af mængden af svovldioxidgas, der udsendes ved hjælp af korrelationsspektrometer eller COSPEC). Et glimrende eksempel på en vellykket forudsigelse fandt sted i 1991. Vulkanologer fra U.S. Geological Survey forudsagde nøjagtigt udbruddet den 15. juni af vulkanen Pinatubo på Filippinerne, hvilket gjorde det muligt at evakuere Clark Air Base i tide og redde tusindvis af liv.