In den letzten 2000 Jahren hatten diese aufregenden Vulkanausbrüche enorme Auswirkungen auf das globale Klima!

Vulkanausbrüche haben erhebliche Auswirkungen auf das Klima. Auf der Grundlage von Beobachtungs-, Rekonstruktions-, Simulations- und Assimilationsdaten hat das Forschungsteam um Professor Liu Jian von der Nanjing Normal University systematisch die historischen Fakten der großen Vulkanausbrüche der letzten 2000 Jahre, die Mechanismen ihrer Auswirkungen auf das globale und chinesische Klima sowie zukünftige Forschungsrichtungen zusammengefasst. Über diesen Erfolg wurde in der chinesischen und englischen Ausgabe von Science China: Earth Sciences, Ausgabe 1, 2024, berichtet.

Daten aus extern erzwungenen Rekonstruktionen der vulkanischen Aktivität der letzten 2000 Jahre zeigen, dass Kaltzeiten (530–700 n. Chr., 1200–1460 n. Chr. und 1600–1840 n. Chr.) in Zeiten häufiger großer Vulkanausbrüche auftraten, während Warmzeiten (0–200 n. Chr. und 900–1100 n. Chr.) in Zeiten vulkanischer Ruhe auftraten. Der Vulkanausbruch am Changbai-Berg im Jahr 946 n. Chr. war der stärkste Vulkanausbruch in China in den letzten 2.000 Jahren.

Die Studie ergab, dass es innerhalb weniger Jahre nach einem großen Vulkanausbruch sowohl weltweit als auch in China zu einer deutlichen Abkühlung kam. Allerdings stimmte das Ausmaß der Abkühlung, das die rekonstruierten Daten zeigten, nicht vollständig mit der Intensität des Vulkans überein (Abbildung 1). Allerdings besteht zwischen der von Klimamodellen simulierten Abkühlung und der vulkanischen Intensität eine signifikante lineare Beziehung. Auf der Dekadenskala kam es sowohl auf der Nordhalbkugel als auch in China zu Kälteereignissen im Dekadenmaßstab, wenn es aufeinanderfolgende größere Vulkanausbrüche gab. Im ersten Jahr nach einem großen Vulkanausbruch gingen die weltweiten Monsunniederschläge deutlich zurück, während die Niederschläge im Jangtse-Becken in China ungewöhnlich stark zunahmen. Es gab inkonsistente Antworten zwischen verschiedenen Daten in Nordchina, Nordostchina und dem südlichen Qinghai-Tibet-Plateau. Häufige starke Vulkanausbrüche, die vulkanische Überlagerung des Sonnenminimums und die interne Variabilität des Klimasystems, die vulkanischen Effekten überlagert ist, können alle zu Dürreperioden zwischen Jahrzehnten in der Monsunregion der nördlichen Hemisphäre und im Osten Chinas führen.

Abbildung 1: Veränderungen der globalen durchschnittlichen Oberflächentemperatur im letzten Jahrtausend

(a) Rekonstruierte globale vulkanische externe Einflüsse; (b) Rekonstruierte Oberflächentemperaturanomalie (°C); (c) Globale jährliche Durchschnittstemperatur der Erdoberfläche, simuliert durch Klimamodelle

Nachdem das Forschungsteam die Veränderungen der El Niño-Southern Oscillation (ENSO) in den letzten tausend Jahren auf der Grundlage von Baumringrekonstruktionen zusammengefasst hatte, stellte es fest, dass ein El Niño-Ereignis nach einem großen tropischen Vulkanausbruch auftritt und dann schnell in ein La Niña abklingt, wodurch ein anormales Hochdruckgebiet im Nordwestpazifik entsteht und Wasserdampf in das Jangtse-Becken transportiert wird. Allerdings zeigen Aufzeichnungen von Korallen-δ18O im zentralen tropischen Pazifik, dass große Vulkanausbrüche keine signifikanten El Niño-Ereignisse verursachen, was darauf hindeutet, dass es Unterschiede zwischen den rekonstruierten Daten gibt. Häufige größere Vulkanausbrüche können die Phasenänderungen der Atlantischen Multidekaden-Oszillation (AMO) beeinflussen, indem sie Änderungen im Ausdehnungsprozess des arktischen Meereises, in der Wechselwirkung zwischen Meer und Luft sowie in dynamischen Prozessen innerhalb des Ozeans auslösen. Die Reaktion von ENSO und AMO auf Vulkane beeinflusst außerdem Unterschiede in regionalen Klimareaktionen, was zu Abweichungen in den Rekonstruktionssimulationsdaten führen kann.

Zukünftige Forschung muss das umfassende Verständnis der Auswirkungen der internen Variabilität des Klimasystems auf das Klima unter dem Einfluss von Vulkanen, der Veränderungen der wetterjahreszeitlichen intraskaligen Variabilität und abrupter Klimaänderungen stärken. Dies hängt von der Verbesserung der Rekonstruktion der externen Vulkaneinflüsse, der Entwicklung von Stratosphärenchemie-Aerosol-Klimamodellen und einer umfassenderen Offenlegung der wichtigsten vulkanischen Klimaeffekte ab.