Eins wissenschaftliches Team, dessen Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden, hat eine umfassende Analyse der Klima-Anomalien des Holozäns vorgelegt. Die Forscher stellten fest, dass die Erde in den letzten 11.700 Jahren 22 massive Abkühlungsphasen durchlief, und in mehr als 80 Prozent der Fälle stimmte deren Chronologie exakt mit Perioden starker Vulkanausbrüche überein. Zur Rekonstruktion des Gesamtbilds rekonstruierten die Wissenschaftler die Chronologie von 51 großen Ausbrüchen über 12.000 Jahre und stellten sie den in geologischen Archiven dokumentierten Phasen der Gletscherwachstums in den Bergen gegenüber. Die Übereinstimmung erwies sich als statistisch signifikant: Das Vorstoßen des Eises fiel in der überwiegenden Mehrheit der Fälle in den unmittelbar nach dem Vulkaneignis folgenden Zeitraum.
Asche ist nicht das Hauptthema: Warum Schwefel die Dauer der Abkühlung bestimmt
Der zentrale Befund der Arbeit besteht darin, dass die gängige Vorstellung von vulkanischer Asche als dem wichtigsten Klimafaktor eine Vereinfachung darstellt. Asche sinkt relativ schnell auf die Oberfläche ab und wirkt nur kurzfristig. Der eigentliche „Motor“ längerer Abkühlungsphasen ist laut den Forschern der Schwefelausstoß in die oberen Schichten der Atmosphäre – in die Stratosphäre. Schwefelaerosole, die auf diese Höhe gelangen, reflektieren effektiv das Sonnenlicht und lösen die primäre Abkühlung der Oberfläche aus. Die Schwefelteilchen selbst werden zwar innerhalb weniger Jahre aus der Atmosphäre ausgewaschen, doch das System ist bereits in einen neuen Zustand übergegangen, der niedrige Temperaturen über Jahrzehnte und sogar Jahrhunderte aufrechterhält.
Kaskadenmechanismus: von der Stratosphäre bis zum Verschieben der Regenbänder
Die Wissenschaftler beschreiben ein mehrstufiges Szenario, nach dem sich eine langanhaltende Abkühlung abspielt. In der ersten Phase gelangt Schwefel in die Stratosphäre und senkt die Temperatur in der Nordhalbkugel drastisch. In der zweiten Phase vergrößert sich die Fläche des arktischen Meereises: Die helle Eisoberfläche reflektiert noch mehr Sonnenstrahlen und verstärkt den Abkühleffekt. Die dritte Phase ist mit der Veränderung der Meeresströmungen verbunden: Das Eiswachstum blockiert den Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre und verlangsamt die Wasserdurchströmung in der Nordatlantik. In der vierten Phase verschiebt sich das tropische Niederschlagsband nach Süden, was zu einem langanhaltenden trockenen und kühlen Klima im Norden führt. Gerade die Trägheit von Ozean und Meereis, die um ein Vielfaches langsamer reagieren als die Atmosphäre, verleiht dem System „Gedächtnis“ und ermöglicht es den Berggletschern, sich erheblich auszudehnen.
Historische Präzedenzfälle: Samalas und Tambora
Die Forscher führten konkrete historische Beispiele an, die den beschriebenen Mechanismus belegen. Am deutlichsten trat er nach dem Ausbruch des Vulkans Samalas im Jahr 1257 – einem der stärksten der letzten Jahrtausende – sowie nach dem Ausbruch des Tambora im Jahr 1815 zutage, dessen Folgen zum sogenannten „Jahr ohne Sommer“ 1816 führten. In beiden Fällen löste der Schwefelausstoß in die Stratosphäre eine Kaskade von Klimaveränderungen aus, die in historischen und paläoklimatischen Aufzeichnungen dokumentiert sind.
Warum die Prognose für die Gegenwart unsicher bleibt
Trotz der Klarheit des Mechanismus unter den Bedingungen des „natürlichen“ Holozän-Klimas warnen die Wissenschaftler vor einer direkten Übertragung auf die Gegenwart. Die anthropogene globale Erwärmung und die Veränderung der Atmosphärenzusammensetzung haben das heutige Klima wesentlich von dem verändert, in dem die beschriebenen Gesetzmäßigkeiten entstanden sind. Bislang ist unklar, ob ein starker Ausbruch im 21. Jahrhundert den Erwärmungstrend stoppen oder nur vorübergehend die globale Temperaturdynamik stören würde, woraufhin das System zur steigenden Erwärmung zurückkehrt. Diese Frage bleibt nach Einschätzung der Autoren offen und erfordert weitere Untersuchungen unter Berücksichtigung der aktuellen anthropogenen Faktoren.
