Eruption des Hunga Tonga und die Unsicherheit des klimatischen Einflusses

In der Wissenschaft ist es längst bekannt, dass Vulkane einen signifikanten Einfluss auf das Klima innerhalb langjähriger aber auch kurzfristiger Zeitskalen haben. Langfristig beeinflussen Vulkane den Kohlenstoffkreislauf, während sie auf kurzfristiger Zeitskala durchaus bemerkenswerte Auswirkungen haben können, wie zum Beispiel auf die globale Temperatur. Allerdings ist das Ausmaß nicht immer eineindeutig. Der Einfluss kann wärmend oder kühlend sein, groß oder aber auch eher klein. Oder am Ende so gering, dass er in der Variabilität des Klimas nicht auszumachen ist.

Es gibt genügend Beispiele aus der Vergangenheit. So hatte zum Beispiel der isländische Vulkan Eyjafjallajökull im Jahr 2010 zwar massiv den Flugverkehr über Europa gestört, jedoch waren die Auswirkungen auf das Klima äußert gering und dann meist nur regional. Grund dafür war zu wenig Schwefel, aber auch die Höhe der Eruption, die zu niedrig war, um nennenswerte Mengen an Schwefel in die Stratosphäre einzubringen.

Ein anderes Beispiel ist der Vulkan Pinatubo im Jahr 1991, welcher ausreichend Schwefel in die Stratosphäre einbrachte, um die globale Temperatur um ca. 0,5°C für ein paar Jahre nach der Eruption zu senken. Ein weiteres Beispiel ist der Vulkan Tambora, dessen Ausbruch 1816 so viel Schwefel in die Stratosphäre gebracht hatte, dass das darauffolgende Jahr als „Jahr ohne Sommer“ in die Geschichte eingegangen ist, mit all seinen anderen Folgen wie Hungersnöte.

Kühlende Aerosole, wärmender Wasserdampf

Zum genaueren Verständnis ist es wichtig, dass ein großer Vulkanausbruch erst dann weitreichende globale Auswirkungen hat, wenn er viel Material möglichst hoch in die Atmosphäre einbringt. Mit hoch ist die Stratosphäre gemeint. An den Polen ist die Stratosphäre niedriger (ca. 8km Höhe) als am Äquator (ca. 16km Höhe).

Vulkanausbrüche haben prinzipiell zwei Einflüsse auf das Klima: Kühlen oder Erwärmen. Dies hängt maßgeblich von zwei Faktoren ab. Einerseits wie viel Schwefel und wie viel Wasserdampf durch einen Vulkanausbruch in die Stratosphäre eingebracht wird.

Wenn Schwefelgase in die Stratosphäre eingebracht wurden, reagieren sie mit Wasserdampf und bilden kleine Schwefeltröpfchen. Diese kleinen Aerosolteilchen reflektieren einfallendes Sonnenlicht und haben daher einen kühlenden Effekt auf die Erde. Wasserdampf hingegen ist ein Treibhausgas und hat daher einen erwärmenden Charakter. Diese beiden Effekte treten allerdings gleichzeitig auf und können sich daher gegenseitig kompensieren. Am Ende wird entscheidend sein, welcher Effekt über den anderen dominiert.

Studien zur Hunga Tonga Eruption

Nun ist eine Studie als Preprint (noch nicht wissenschaftlich begutachtet und kann sich daher noch ändern) erschienen, die der Eruption des Hunga Tonga-Hunga Ha`apai (ab hier nur noch HT) einen erwärmenden Charakter beimisst, teils bis zu 1,5°C in den nächsten drei bis sieben Jahren.

Auf diese Studie stürzen sich gerade Personen, die die anthropogende Klimaerwärmung verharmlosen oder gar leugnen. Die momentane Erwärmung werde durch Vulkane verursacht, so der Tenor. Kurzum kann man sagen auch diese Studie ändert nichts an dem Fakt, dass die anthropogen verursachte Erwärmung voranschreitet. Sie zeigt nur auf, dass auf kurzer Zeitskala Vulkane durchaus einen Effekt haben können.

Die Eruption des HT brachte vergleichsweise wenig Schwefelgase in die Stratosphäre. Hier wurden „nur“ rund 0,4 Megatonnen SO2 ausgestoßen. Zum Vergleich der Pinatubo stieß eine Menge von rund 20 Megatonnen aus. Also dürfte eine eher geringe Abkühlung durch den HT zu erwarten sein. Ungewöhnlich hingegen war die große Menge an Wasserdampf, die bei der Eruption des HT in die Stratosphäre freigesetzt wurde. Daher ist nun entscheidend welcher Effekt über den anderen dominiert und wie viel.

Die im Preprint genannten 1,5°C durch die Eruption des HT klingen viel. Aber gleichzeitig werden auch Regionen ausgemacht, in denen die Folgen eine Abkühlung sein wird, teils um 1°C. Das heißt regional wird es wenig überraschend Unterschiede geben, aber die Autoren gehen im Preprint nicht auf die globale durchschnittliche Änderung ein. Der Fokus liegt auf einzelnen Regionen, Jahreszeiten und Jahre, um den maximalen Einfluss herauszufinden. Global dürften sich diese Unterschiede schnell wegmitteln. Erst nach Veröffentlichung des Preprints hatte einer der Autoren eine Angabe über die globale Änderung auf Social Media angegeben. Der globale Effekt: doch eher gering und im Einklang mit einer anderen Studie.

Die Autoren verwendeten zwar ein Ensemble, also mehrere Simulationsläufe, um die Unsicherheiten zu minimieren. Auch wenn das Ensemblemittel eine Erwärmung oder Abkühlung für einzelne Regionen zeigt, gibt es auch Ensemblebereiche die teils so gut wie keinen Einfluss zeigen. Unklar ist im Preprint inwieweit der Effekt durch Sulfate berücksichtigt oder ob prinzipiell nur der Effekt durch den Wasserdampf berücksichtigt wurde.

Letztendlich ist es momentan im Detail noch unklar inwieweit die HT Eruption einen Einfluss auf das Klima haben wird. Dennoch kann man mit einer hohen Sicherheit sagen, dass die Eruption des HT einen Einfluss auf das Klima haben wird, wenn wahrscheinlich auch nur regional.

Drei bereits veröffentlichte Studien kommen auf einen, wenn auch eher geringen, globalen Effekt. Zwei der drei Studien fanden einen eher kühlenden Effekt heraus.

Die Unsicherheit ist im Moment also noch eher groß. Wie die Autoren des Preprints aber selbst geschrieben haben, ist hier noch viel Arbeit nötig.