Klimafaktor Vulkanausbruch

Sie finden mal mehr, mal weniger Beachtung durch die internationale Medienlandschaft - und doch sind sie allgegenwärtig: weltweit stattfindende Vulkanausbrüche.

Einigen wird bekannt sein, dass Vulkanausbrüche das globale, wie auch manchmal das regionale Klima temporär beeinflussen können. Nun stellt sich die Frage, wann ein Vulkanausbruch für eine bestimmte Zeit zu einem entscheidenden Klimafaktor wird und wann nicht. Sowohl die Vulkane selbst als auch die durch sie verursachten Eruptionen, also ein Vulkanausbruch und der damit verbundene Ausstoß von Lava, Gestein, Gasen oder Asche, sind zum Teil sehr verschiedenartig.

Heiße Lava fließt in den Pazifik

Ausgangspunkt für die Überlegungen soll die durch die Eruptionen in
die Atmosphäre hinaus gestoßene Materie sein. Ein Teil dieser
Substanzen verändert nämlich die sogenannte Strahlungsbilanz des
Systems Erde-Atmosphäre, in dem sie Sonnenlicht reflektieren oder
absorbieren und so verantwortlich für Temperaturveränderungen sind.
Jeder Vulkan stößt bei einer Eruption potenziell strahlungswirksame
Stoffe aus. Entscheidend dafür, ob ein Vulkanausbruch nun auch
klimawirksam wird, ist neben der Menge des Auswurfs auch dessen
Verweilzeit in der Atmosphäre.

Während ein Ausbruch bei sogenannten "effusiven Vulkanen" mit einem
eher ruhigen Ausfließen von Lava und weniger mit einem Ausstoß von
Gasen und Asche in die Atmosphäre verbunden ist, geschieht bei einem
Ausbruch eines "explosiven Vulkans" ein gewaltiger Ausstoß von
Gesteinsmaterial und Gas bis in große Höhe (in Extremfällen über 30
km). Eine große Verweilzeit der ausgestoßenen Stoffe wird dann
erzielt, wenn sie die Tropopause "durchstoßen" und in die
Stratosphäre gelangen, wo sie durch die großräumigen
Luftzirkulationen binnen weniger Monate über den gesamten Globus
verteilt werden. Dort können sie schließlich bis zu mehreren Jahren
verweilen und die Strahlungsbilanz fortwährend beeinflussen, bevor
sie allmählich wieder durch die Tropopause in der Troposphäre
sedimentieren. Im Gegensatz zur Stratosphäre, wo ein Massenaustausch
in der Senkrechten deutlich geringer ist, werden die Stoffe dort
schnell wieder "ausgewaschen" (z. B. durch Regen) oder sinken alleine
durch ihr Eigengewicht relativ schnell wieder zu Boden.

Eine direkte Beeinflussung der Strahlungsbilanz vollziehen die
Sulfat-Aerosole. Das sind winzige feste Teilchen, die innerhalb etwa
eines Monats durch chemische Reaktionen aus den eruptiv
freigewordenen Schwefelgasen entstehen. Sulfat-Aerosole haben die
Eigenschaft, Sonnenlicht effektiv zurück in den Weltraum zu
reflektieren. Dadurch kommt am Erdboden weniger Sonnenlicht an und es
kühlt dort stärker ab. Der ebenfalls bei einem Vulkanausbruch
ausgestoßene Ruß, ein pulverförmiger, aus vorwiegend Kohlenstoff
bestehender Feststoff, absorbiert das Sonnenlicht dagegen in der
Stratosphäre und gibt die aufgenommene Energie in Form von "Wärme"
wieder frei. Somit steigt die Temperatur in direkter Umgebung des
Rußes im Bereich der unteren Stratosphäre an, während darunter, so
auch in Erdbodennähe, durch die abgeschwächte Sonneneinstrahlung eine
weitere Abkühlung eintritt.

Pinatubo-Ausbruch, 12. Juni 1991

Darüber hinaus kann es durch die infolge des Vulkanausbruches
räumlich mitunter sehr unterschiedliche Verteilung der
strahlungswirksamen Aerosole zu einer differenziellen Aufheizung und
Auskühlung der Atmosphäre kommen. Daraus resultierende
Dichteunterschiede der Luft führen zu Luftbewegungen, die die
großräumigen Luftzirkulationen zunächst nur in der Stratosphäre, mit
einer gewissen Verzögerung aber auch in der Troposphäre beeinflussen.

Es liegt auf der Hand, dass einige Voraussetzungen erfüllt sein
müssen, damit ein Vulkanausbruch auch wirklich zu einer
Klimaveränderung auf globaler und regionaler Ebene führt. Es
verwundert daher auch nicht, dass nur wenige Vulkane dafür
verantwortlich sind, eine klimawirksame Eruption hervorzubringen.
Zuletzt war dies Pinatubo (Philippinen) im Jahre 1991. Seine Eruption
ging mit einem 35 Kilometer hohen Ausstoß von Asche und Gasen einher.
In den zwei Jahren nach seinem Ausbruch kühlte es in manchen Regionen
im Mittel um bis zu zwei Grad ab. Weder die letzten Ausbrüche eines
Bardarbunga, noch eines Eyjafjallajökull (beide auf Island) konnten
Pinatubo diesbezüglich das Wasser reichen und waren daher nicht
klimawirksam.

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