Vulkane kühlen das Klima 08.07.2013, 13:29 Uhr

Partikel aus Vulkanausbrüchen bleiben bis zu fünf Jahre in der Atmosphäre

Die Partikel aus massiven Vulkanausbrüchen können bis zu fünf Jahren in der Stratosphäre bleiben und dadurch das Klima auf der Erde beeinflussen. Der Effekt kann leicht eine Abkühlung von einem halben Grad zur Folge haben, errechneten Klimaforscher in Garmisch-Partenkirchen.

Am 7. Juli ist der Popocatepetl in Mexiko ausgebrochen. Die Partikel aus großen Vulkanausbrüchen können bis zu fünf Jahren in der Atmosphäre bleiben und die Temperatur auf der Erde leicht um ein halbes Grad und mehr abkühlen.

Am 7. Juli ist der Popocatepetl in Mexiko ausgebrochen. Die Partikel aus großen Vulkanausbrüchen können bis zu fünf Jahren in der Atmosphäre bleiben und die Temperatur auf der Erde leicht um ein halbes Grad und mehr abkühlen.

Foto: EFE

Seit knapp einer Woche schleudert der mexikanische Vulkan Popocatepetl Tausende von Tonnen Staub in die Atmosphäre. Die kleinsten Artikel, die Aerosole, werden bis zu fünf Jahre lang in der Stratosphäre um die Erde kreisen, bis sie wieder nach unten sinken. Dies fanden Wissenschaftler des Institutes für Meteorologie und Klimaforschung in Garmisch-Partenkirchen heraus. Diese überraschend lange Verweildauer führt dazu, dass die Partikel Teile der Sonneneinstrahlung reflektieren, was eine leichte Abkühlung der Erdatmosphäre zur Folge haben kann.

Aerosole lassen die Temperaturen sinken

Dabei ist der Einfluss der feinen Partikel auf das Klima überraschend groß. So könne nach großen Vulkanausbrüchen die Temperatur um 0,5 bis mehrere Grad Celsius zurückgehen, so die bayerischen Forscher. Das ist enorm, bedenkt man, dass in den vergangenen 100 Jahren die Erdatmosphäre „nur“ um 0,8 Grad wärmer geworden ist.

Seit 35 Jahren beobachten die Garmischer Klimaforscher die Folgen von Vulkanausbrüchen auf das Erdklima. In dieser Zeit konnten sie die Folgen zweier bedeutender Vulkanausbrüche beobachten, die zu den insgesamt drei größten Ausbrüchen des 20. Jahrhunderts gehören. „Die spektakulärsten Ereignisse während der langen Beobachtungszeit waren die Explosionen der tropischen Vulkane El Chichon 1982 in Mexiko und Pinatubo 1991 auf den Philippinen“, berichtet Forscher Thomas Trickl.

Diese zwei Ausbrüche stießen 20 Millionen Tonnen Material aus. „Danach kam es jeweils fast fünf Jahre lang zu einer deutlichen Trübung der Stratosphäre – das konnte man auch an der auffälligen Violettfärbung des Morgen- und Abendhimmels sehen“, erklärt Trickl.

Partikel bleiben bis zu fünf Jahre in der Stratosphäre

Grund für die lange Verweildauer der Partikel sind so genannte Partikel-Reservoirs, die sich in der Stratosphäre über den Tropen bilden. Über den Tropen steigen die Partikel auf, füllen die Reservoirs, die schließlich die Partikel in Richtung der mittleren Breiten weiterleiten. Dort sinken die Partikel aufgrund der niedrigeren Temperaturen langsam nach unten

Mit Laser-Radar-Messungen (Lidar) untersuchen die Wissenschaftler in Garmisch-Partenkirchen die Auswirkungen vulkanischer Partikel. Diese können zu einer überraschend deutlichen Absenkungen der Temperaturen auf der Erde führen.

Mit Laser-Radar-Messungen (Lidar) untersuchen die Wissenschaftler in Garmisch-Partenkirchen die Auswirkungen vulkanischer Partikel. Diese können zu einer überraschend deutlichen Absenkungen der Temperaturen auf der Erde führen.

Quelle: Institut für Meteorologie und Klimaforschung

Diese Klimaprozesse sind auch der Grund, warum Vulkanausbrüche in den Tropen langfristigere Folgen für das Klima haben als Eruptionen in mittleren Breiten. Denn die Partikel, die etwa beim Ausbruch von Ätna und Vesuv in die Stratosphäre aufsteigen, bleiben dort deutlich kürzer. „Nach dem Ausbruch des Mt. St. Helens 1981 in den USA etwa verschwanden sie innerhalb nur eines Jahres aus der Stratosphäre“, so Trickl.

Und noch eine spannende Entdeckung machten die Garmischer Forscher: Die Klimagase aus dem Luftverkehr, der sich im Wesentlichen in Höhen zwischen 10 000 und 12 000 Meter abspielt, steigen nicht weiter auf. Das liegt daran, dass sich die Luftmassen in dieser Höhe nahezu horizontal bewegen. Deshalb bewegen sich Partikel parallel zur Erde, bis sie in den kühleren Breiten absinken. „Dies könnte letztlich auch erklären, warum der über die vergangenen Jahrzehnte stark angestiegene Luftverkehr im Bereich zwischen zehn und zwölf Kilometern Höhe keine nachweisbare Belastung der Stratosphäre mit Aerosolen verursacht hat“, sagt Thomas Trickl. Auch von Waldbränden produziertes Aerosol verschwinde innerhalb relativ kurzer Zeit.

Messergebnisse aus 35 Jahren

Die Entdeckungen sind Ergebnisse jahrzehntelanger Untersuchungen, die die Klimaforscher nun im Fachjournal „Atmospheric Chemistry and Physics“ vorstellen. Seit 35 Jahren untersuchen die Meteorologen in Garmisch-Partenkirchen durch Laser-Radar-Messungen (Lidar) die Partikelverteilung in der Atmosphäre. Bei diesem Verfahren werden Laserpulse ausgesendet und von einem Partikel zurückgesendet. Aus der Laufzeit der Signale wird dann die Entfernung zum Objekt berechnet. Zudem kann die Vielzahl der Partikel gemessen werden.

Das Institut für Meteorologie und Klimaforschung in Garmisch-Partenkirchen ist Teil des europäischen Lidarnetz „EARLIMET“ (European Aerosol Research Lidar Network). Dieses Netzwerk misst weltweit atmosphärische Parameter wie Druck, Temperatur, Feuchte, Wasserdampfkonzentration sowie die Konzentration atmosphärischer Spurengase (Ozon, Stickoxide, Schwefeldioxid, Methan usw.). Zudem werden optische Eigenschaften der Aerosole und Wolkenpartikel bestimmt.

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