Kiel – Um gültige Aussagen treffen zu können, muss das Untersuchungssample groß genug sein: Das führen Forscher des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel mit ihrer jüngsten Studie über den Einfluss von Vulkanen auf das Klima vor.

In jüngerer Vergangenheit gab es einige Eruptionen von Vulkanen, die weit außerhalb der Tropen liegen: 2008 etwa des Kasatochi in der Inselgruppe der Aleuten und 2009 des Sarytschew auf den Kurilen. Bei diesen Ausbrüchen wurde Schwefel bis in die untere Stratosphäre transportiert, was zu einer atmosphärischen Abkühlung führen müsste. Tatsächlich blieben die Auswirkungen auf das Klima jedoch schwach und kurzlebig.

Die (Fehl-)Annahme

Das verführte zur Annahme, dass extratropische, also außerhalb der Tropen stattfindende, Vulkanausbrüche einen schwächeren Einfluss auf das Klima haben als ihre tropischen Pendants, berichtet das Helmholtz-Zentrum. Immerhin hatte man als Kontrast noch den Ausbruch des Pinatubo im Jahr 1991 vor Augen. Der ereignete sich in den Tropen und hatte erhebliche Auswirkungen auf das Klima: Die globale Durchschnittstemperatur sank um etwa 0,5 Grad.

Als Ursache des Unterschieds wurde angenommen, dass Aerosole aus Vulkanausbrüchen in den Tropen eine längere Lebensdauer in der Stratosphäre haben, da sie erst in mittlere oder hohe Breiten wandern müssen, bevor sie wieder aus der Stratosphäre entfernt werden. Der schwefelhaltige Aerosolschleier, der einen Teil des Sonnelichts fernhält, kann sich länger halten und dadurch einen größeren Einfluss auf das Klima nehmen. Aerosole aus Eruptionen in höheren Breitengraden würden dagegen schneller aus der Atmosphäre entfernt.

In der Zeit zurück

Doch nun haben die Kieler Forscher zusammen mit internationalen Kollegen das Sample erweitert. Sie analysierten die Folgen historischer Vulkanausbrüche und gingen dabei weit in der Zeit zurück. Für ihre in "Nature Geoscience" veröffentlichte Studie verglichen sie auf Eiskernanalysen beruhende Langzeitrekonstruktionen des vulkanischen Schwefeleintrags in die Stratosphäre mit drei Rekonstruktionen der Sommertemperatur der nördlichen Hemisphäre aus Baumringen, die bis ins Jahr 750 unserer Zeitrechnung zurückreichen.

Das Ergebnis: "Unsere Untersuchungen zeigen, dass viele extratropische Vulkanausbrüche in den letzten 1250 Jahren zu einer ausgeprägten Oberflächenabkühlung auf der Nordhalbkugel geführt haben. Tatsächlich sind extratropische Ausbrüche sogar effizienter als tropische, wenn man die Abkühlung auf der jeweiligen Halbkugel im Verhältnis zur ausgestoßenen Schwefelmenge sieht", sagt Studienleiter Matthew Toohey.

Simulation gibt Aufschluss

Um dieses unerwartete Ergebnis besser zu verstehen, führte das Team Simulationen von Vulkanausbrüchen in mittleren bis hohen Breitengraden durch. Sie nutzten virtuelle Schwefelmengen und Eintragshöhen in die Stratosphäre, die denen des Pinatubo entsprachen.

So fanden sie heraus, dass die Lebensdauer des Aerosols aus extratropischen Ausbrüchen nur geringfügig geringer war als bei tropischen. Darüber hinaus verteilte sich das Aerosol nicht weltweit, sondern nur über der Erdhalbkugel des Ausbruchs, was die Klimaauswirkungen innerhalb dieser Hemisphäre verstärkte.

Sache der Einschätzung

Letztlich waren die Ausbrüche von Kasatochi und Sarytschew einfach zu schwach, um als Vergleich mit dem Pinatubo zu taugen. Stärkere sind aber alles andere als unmöglich: "In den vergangenen Jahrhunderten gab es in den mittleren und hohen Breiten im Vergleich zu den Tropen relativ wenige große explosive Eruptionen. Aber sie passieren definitiv", sagt Toohey.

Nicht zuletzt soll die stärkste Abkühlungsepisode der vergangenen 2500 Jahre auf der Nordhalbkugel – die sogenannte Wetteranomalie von 535/536 – laut den Forschern vom Ausbruch eines extratropischen Vulkans eingeläutet worden sein. (red, 30. 1. 2019)