Vulkanausbrüche können die Oberfläche des Planeten über Monate oder sogar Jahre hinweg abkühlen, doch das Ausmaß dieses Einflusses wird, wie sich herausgestellt hat, maßgeblich durch die geografische Lage der Emissionsquelle bestimmt. Dies berichtet RBC-Ukraine unter Bezugnahme auf die Ergebnisse einer Studie, die in der begutachteten Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde. Die Arbeit von Dr. Zachary McGraw von der Columbia University und seinen Kollegen stellt die etablierte Ansicht infrage, dass außertropische Eruptionen tropische in ihrer Klimawirkung bei Weitem übertreffen.

Der Mechanismus der vulkanischen Abkühlung: Von Schwefeldioxid zu Aerosolen

Die Physik des Prozesses ist gut erforscht. Bei heftigen Eruptionen gelangen beträchtliche Mengen Schwefeldioxid in die Stratosphäre. Dort reagiert dieses Gas mit Wasserdampf und Sauerstoff, wodurch mikroskopisch kleine Schwefelsäuretröpfchen entstehen. Genau diese bilden sogenannte „reflektierende Aerosole“, die die Sonnenstrahlung streuen und in den Weltraum zurückreflektieren. Weniger thermische Energie gelangt an die Oberfläche des Planeten, und auf der Erde setzt eine Abkühlung ein, die von mehreren Monaten bis zu mehreren Jahren anhalten kann. Ein klassisches Beispiel ist der Ausbruch des indonesischen Vulkans Tambora im Jahr 1815, dessen Folgen dazu führten, dass das Jahr 1816 als das „Jahr ohne Sommer“ in die Geschichte einging.

Die Hypothese der Überlegenheit der mittleren Breiten und ihre Überprüfung

Eine Reihe jüngerer Studien wies auf einen extrem starken Einfluss außertropischer Eruptionen auf die Temperaturen in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel hin. Vorläufige Berechnungen gingen davon aus, dass Ausbrüche im Breitenbereich von 30° bis 70° eine bis zu 7,5-mal stärkere Abkühlung hervorrufen könnten als tropische Eruptionen ähnlicher Stärke. Um diese Hypothese zu überprüfen, setzte das Team um McGraw ein Klimamodell der NASA ein: Es wurden Ausbrüche sowohl in den Tropen als auch in den mittleren Breiten simuliert, wobei unterschiedliche Mengen an Schwefelgasemissionen und die Jahreszeit des Ereignisses berücksichtigt wurden. Die erzielten Ergebnisse bestätigten die vorherigen Annahmen nicht: Im günstigsten Szenario verstärkte ein Ausbruch in den mittleren Breiten die Abkühlung nur um das Doppelte und nicht um das 7,5-Fache.

Historische Daten und 100 Tausend simulierte Szenarien

Um die Ergebnisse der numerischen Modellierung zu verifizieren, analysierten die Forscher Daten über historische Ausbrüche: in Island (1783), in den mittleren Breiten (ca. 536 n. Chr.) und in Alaska (43 v. Chr.). Darüber hinaus simulierten die Experten 100.000 hypothetische außertropische Eruptionen, um deren Folgen mit Klimadaten über tropische Ausbrüche nach 750 n. Chr. zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abkühlung auf der Nordhalbkugel zeitlich am häufigsten genau mit tropischen Eruptionen und nicht mit außertropischen übereinstimmt.

Einziger Mechanismus und praktische Bedeutung

Die Wissenschaftler stellten fest, dass das Verhältnis zwischen außertropischer und tropischer Abkühlung konsistent innerhalb eines zweifachen Bereichs liegt. Ihrer Aussage nach ist der einzige identifizierte Grund für den stärkeren Einfluss außertropischer Eruptionen die Besonderheit der Aerosolverteilung in der Atmosphäre. Der Unterschied zwischen den Szenarien lässt sich zusätzlich durch die Saisonalität des Ausbruchs, das Emissionsvolumen und spezifische meteorologische Bedingungen erklären. Die praktische Bedeutung der Arbeit geht über die reine Wissenschaft hinaus: Präzisierte Schätzungen der vulkanischen Abkühlung sind notwendig, um Risiken in der Landwirtschaft zu prognostizieren und die globale Ernährungssicherheit zu bewerten. Ein plötzlicher Temperaturabfall kann zu Ernteausfällen, Nahrungsmittelknappheit und verschärfter Konkurrenz um Ressourcen führen und zusätzliche Risiken für die Gesellschaft als Ganzes schaffen.