Vulkane als Klimamotoren

Riesige Mengen Asche bläst der Pinatubo 1991 in die Atmosphäre.

Sie sind uns vertraut: Bilder von großen Vulkanausbrüchen wie vom Pinatubo, vom Popocatepetl oder vom Ätna. Für die Anwohner bedeuten die Lavaströme, der Ascheregen und die Flutwellen eine unmittelbare und oft existenzbedrohende Gefahr. Aber ein großer Vulkanausbruch ist nicht nur ein Ereignis mit regionalen Folgen. Er beeinflusst das globale Klima bis hin zu langfristigen Klimaverschiebungen. Allerdings ist diese Erkenntnis noch gar nicht so alt. Lange Zeit wurde der Zusammenhang von Vulkanausbrüchen und Klimaveränderungen übersehen.

Der Ausbruch des Tambora und das "Jahr ohne Sommer"

Seit Jahrhunderten werden ungewöhnliche meteorologische Phänome als Folge von Vulkanausbrüchen beobachtet.

Im Jahr 1815 bricht auf der Insel Sumbawa der Vulkan Tambora aus. Fast 1.300 Meter des Berges werden dabei weggesprengt. Das darauffolgende Jahr geht als "Jahr ohne Sommer" in die amerikanische Geschichte ein. An der Ostküste führen eisige Stürme und Schnee mitten im Sommer zu katastrophalen Missernten. Die Zeitgenossen machen das Vordringen des arktischen Eises oder die Erfindung des Blitzableiters für die drastische Verschlechterung des Klimas verantwortlich - auf einen Zusammenhang mit der Eruption des Tambora ein Jahr zuvor kommt zunächst niemand.

Vulkane als Schwefelschleudern

Aschepartikel halten sich nur eine begrenzte Zeit in der Atmosphäre.

Als 70 Jahre später der Vulkan Krakatau ausbricht, denken die Wissenschaftler zum ersten Mal über einen Zusammenhang von Klimaveränderungen und Vulkanausbrüchen nach. Zunächst nehmen sie an, dass die in die Atmosphäre gelangten Aschepartikel das Sonnenlicht reflektieren und es so zu einer Abkühlung auf der Erde kommt. Dieser Erklärungsversuch hält sich lange. Erst nach den Ausbrüchen des El Chichón 1981 und des Pinatubo 1991 wird er korrigiert: Die Asche kann nicht der Hauptverursacher der klimatischen Veränderungen sein, denn sie hält sich nur eine begrenzte Zeit in der Atmosphäre. Als Klimafaktor gerät nun ein anderer Stoff ins Blickfeld, den man lange Zeit vernachlässigt hatte: der Schwefel.

Vulkanische Aerosolschichten als Klimafaktor

Über Jahre verteilen sich die Aerosolschichten in der Stratosphäre.

Tausende Tonnen Schwefeldioxid werden bei einem großen Vulkanausbruch freigesetzt. Innerhalb weniger Wochen bilden sich aus dem Gas winzige Schwefelsäuretröpfchen: so genannte Aerosole. Sie können sich zu stabilen, oft mehrere Kilometer dicken Schichten verbinden. Weil es in der Stratosphäre extrem wenig Flüssigkeit gibt, werden die Aerosole nur sehr langsam ausgewaschen und verteilen sich oft jahrelang über den Globus. Die Aerosolschichten reflektieren einen Teil der Sonnenstrahlung zurück ins All. Infolgedessen kühlt sich die Temperatur auf der Erde ab: In den beiden Jahren nach Ausbruch des Pinatubo 1991 sank die Temperatur weltweit um durchschnittlich 0,5 °Celsius. Darüber hinaus beobachteten die Wissenschaftler in dieser Zeit eine außergewöhnliche Vergrößerung des Ozonlochs.

Wann beeinflusst ein Vulkanausbruch das globale Klima?

Astronauten der Raumfähre Columbia beobachten den Ausbruch des Shevelutch in Kamtchatka.

Nicht jeder Ausbruch beeinflusst das Klima global. Ob und wie viel SO₂ in die Atmosphäre gelangt, hängt zunächst vom Schwefelgehalt des Magmas ab. Daneben ist die Höhe der Eruptionssäule für die freigesetzte Aerosolmenge entscheidend. Global beeinflusst wird das Klima vor allem durch hochexplosive Eruptionen, die große Schwefelmengen an die Stratosphäre abgeben. Der dritte entscheidende Faktor ist die geografische Breite: Einen globalen Klimaeffekt haben nur die Vulkanausbrüche in Äquatornähe: Hier transportiert die Zirkulation in der Stratosphäre die Aerosole um den ganzen Globus.

hot and cold: Vulkane in der Eiszeit

Weltweit gelangen pro Jahr etwa 15 Millionen Tonnen Schwefeldioxid durch Vulkanausbrüche in die Atmosphäre - allerdings erreicht nur alle ein bis drei Jahre eine Eruption die Stratosphäre. Der Ausbruch des Tambora war 1815 ein Jahrhundertereignis. Und dennoch sind das alles Strohfeuer im Vergleich zu den Vulkanausbrüchen in prähistorischer Zeit. Forscher nehmen an, dass der Ausbruch des Toba auf Sumatra vor rund 73.000 Jahren für die 1.000 kältesten Jahre der letzten Eiszeit gesorgt hat.