Hunga Tonga: Wie der Vulkanausbruch Wetter und Klima verändert

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (kurz Hunga Tonga) brach am 15. Jänner 2022 im pazifischen Königreich Tonga aus. Der Ausbruch löste einen Tsunami aus, der im gesamten Pazifikbecken Warnungen nach sich zog, und erzeugte Schallwellen, die den Globus mehrmals umrundeten.

Eine neue, im Journal of Climate veröffentlichte Studie untersucht die klimatischen Folgen dieses Ausbruchs.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Vulkan sowohl das aussergewöhnlich grosse Ozonloch des vergangenen Jahres als auch den deutlich feuchteren Sommer 2024 als erwartet erklären kann.

Der Ausbruch könnte unser Winterwetter noch über Jahre hinweg beeinflussen.

Eine kühlende Rauchwolke

Normalerweise führt der Rauch eines Vulkans – insbesondere das darin enthaltene Schwefeldioxid – letztlich für kurze Zeit zu einer Abkühlung der Erdoberfläche.

Der Grund dafür ist, dass sich Schwefeldioxid in Sulfataerosole umwandelt. Diese reflektieren Sonnenlicht zurück ins Weltall, bevor es die Erdoberfläche erreicht. Durch diesen Abschattungseffekt kühlt sich die Oberfläche vorübergehend ab, bis die Sulfate wieder zu Boden sinken oder ausgewaschen werden.

Bei Hunga Tonga verlief es jedoch anders.

Da es sich um einen Unterwasservulkan handelte, setzte Hunga Tonga wenig Rauch, dafür aber sehr viel Wasserdampf frei: 100–150 Millionen Tonnen, was 60.000 olympischen Schwimmbecken entspricht. Die enorme Hitze des Ausbruchs verwandelte gewaltige Mengen Meerwasser in Dampf, der durch die Wucht der Eruption hoch in die Atmosphäre geschleudert wurde.

Dieses gesamte Wasser gelangte in die Stratosphäre – jene Atmosphärenschicht in etwa 15 bis 40 Kilometern Höhe, in der wegen der grossen Trockenheit weder Wolken noch Regen entstehen.

Wasserdampf in der Stratosphäre hat zwei wesentliche Auswirkungen. Erstens unterstützt er chemische Reaktionen, die die Ozonschicht abbauen, und zweitens ist er ein sehr starkes Treibhausgas.

Aus bisherigen Beobachtungen von Vulkanausbrüchen gab es keinen Vergleichsfall, anhand dessen sich abschätzen liess, was eine solche Wassermenge mit dem Klima anrichten würde und wie lange die Auswirkungen andauern könnten. Denn Wasserdampf in der gesamten Stratosphäre lässt sich nur mittels Satelliten messen. Diese existieren erst seit 1979, und seither hat kein mit Hunga Tonga vergleichbarer Ausbruch stattgefunden.

Dem Wasserdampf von Hunga Tonga folgen

Fachleute für Stratosphärenforschung auf der ganzen Welt begannen bereits am ersten Tag des Ausbruchs, Satellitenbeobachtungen auszuwerten. Einige Studien befassten sich mit den eher klassischen Folgen von Vulkanausbrüchen, etwa mit der Menge an Sulfataerosolen und ihrer Entwicklung nach der Eruption. Andere konzentrierten sich auf mögliche Folgen des Wasserdampfs, während wiederum andere beide Aspekte einbezogen.

Doch niemand wusste wirklich, wie sich der Wasserdampf in der Stratosphäre verhalten würde. Wie lange würde er dort verbleiben? Wohin würde er gelangen? Und vor allem: Was würde er für das Klima bedeuten, solange er vorhanden ist?

Genau diese Fragen wollten wir beantworten.

Wir wollten wissen, was in Zukunft geschieht – leider lässt sich diese nicht direkt messen. Deshalb griffen wir auf Klimamodelle zurück, die speziell dafür entwickelt wurden, einen Blick in die Zukunft zu ermöglichen.

Wir führten zwei Simulationen mit demselben Klimamodell durch. In der ersten gingen wir davon aus, dass kein Vulkanausbruch stattgefunden hatte. In der zweiten fügten wir der Stratosphäre manuell Wasserdampf im Ausmass von 60.000 olympischen Schwimmbecken hinzu. Anschliessend verglichen wir beide Simulationen, da sämtliche Unterschiede auf den zusätzlich eingebrachten Wasserdampf zurückzuführen sein mussten.

Was haben wir herausgefunden?

Das grosse Ozonloch von August bis Dezember 2023 war zumindest teilweise eine Folge von Hunga Tonga. Unsere Simulationen sagten dieses Ozonloch fast zwei Jahre im Voraus voraus.

Bemerkenswert ist, dass dies das einzige Jahr war, in dem wir einen Einfluss des Vulkanausbruchs auf das Ozonloch erwarten würden. Bis dahin hatte der Wasserdampf gerade genügend Zeit, die polare Stratosphäre über der Antarktis zu erreichen. In späteren Jahren wird nicht mehr genug Wasserdampf vorhanden sein, um das Ozonloch zu vergrössern.

Da das Ozonloch bis Ende Dezember bestand, ging es im Sommer 2024 mit einer positiven Phase des Südlichen Annularmodus einher. Für Australien bedeutete das eine höhere Wahrscheinlichkeit eines feuchten Sommers – also genau das Gegenteil dessen, was die meisten Menschen angesichts des ausgerufenen El Niño erwartet hatten. Auch dies sagte unser Modell zwei Jahre im Voraus voraus.

Beim globalen Temperaturmittel, das misst, wie stark der Klimawandel ausfällt, ist der Einfluss von Hunga Tonga mit nur etwa 0,015 Grad Celsius sehr gering. (Dies wurde unabhängig durch eine andere Studie bestätigt.) Die aussergewöhnlich hohen Temperaturen, die wir seit etwa einem Jahr messen, können daher nicht dem Ausbruch von Hunga Tonga zugeschrieben werden.

Störungen für den Rest des Jahrzehnts

In einigen Regionen der Erde gibt es jedoch überraschende und länger anhaltende Folgen.

Für die nördliche Hälfte Australiens sagt unser Modell bis etwa 2029 kältere und feuchtere Winter als üblich voraus. Für Nordamerika prognostiziert es wärmere Winter als gewöhnlich, während für Skandinavien erneut kältere Winter erwartet werden.

Der Vulkan scheint die Ausbreitung bestimmter Wellen in der Atmosphäre zu verändern. Atmosphärische Wellen sind für Hoch- und Tiefdruckgebiete verantwortlich und beeinflussen damit unser Wetter unmittelbar.

Es ist wichtig klarzustellen, dass es sich hierbei nur um eine Studie und um einen bestimmten Ansatz handelt, die möglichen Auswirkungen des Ausbruchs von Hunga Tonga auf Wetter und Klima zu untersuchen. Wie jedes andere Klimamodell ist auch unseres nicht perfekt.

Wir haben ausserdem keine weiteren Einflüsse berücksichtigt, etwa den El Niño–La Niña-Zyklus. Dennoch hoffen wir, dass unsere Studie wissenschaftliches Interesse weckt, um besser zu verstehen, was eine derart grosse Menge Wasserdampf in der Stratosphäre für unser Klima bedeuten kann.

Ob künftige Forschung unsere Ergebnisse bestätigt oder widerlegt, wird sich noch zeigen – beide Ergebnisse sind willkommen.

Martin Jucker, Lecturer in Atmospheric Dynamics, UNSW Sydney

Dieser Artikel wurde unter einer Creative-Commons-Lizenz von The Conversation erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.