Die starken Regenfälle und Überschwemmungen im Norden hängen tatsächlich mit dem Ausbruch des Tonga-Vulkans im letzten Jahr zusammen?

Letzte Woche erregten Überschwemmungen in Nordchina, insbesondere in Peking, die Aufmerksamkeit der Menschen im ganzen Land. Viele Menschen möchten herausfinden, wie Peking, das einst für sein trockenes Wetter bekannt war, plötzlich zu einem Sumpf wurde.

Wer mit dem Klima in Nordchina vertraut ist, weiß natürlich, dass sommerliche Regenstürme hier keine Seltenheit sind. Doch die Intensität der diesjährigen Regenfälle kann man tatsächlich als beispiellos bezeichnen. Eine Wetterstation in Xingtai in der Provinz Hebei verzeichnete extrem starke Regenfälle mit einer Gesamtniederschlagsmenge von 1.003 mm, was dem Regen von zwei Jahren in drei Tagen entspricht . Zwei Wetterstationen in Peking verzeichneten zudem eine Gesamtniederschlagsmenge von über 700 mm. Zusammen mit den hohen Temperaturen, die zuvor wiederholt die 40-°C-Marke überschritten haben, kann man sagen, dass die letzten Monate von extremen Wetterbedingungen geprägt waren.

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Vulkanausbrüche und extreme Wetterbedingungen

Warum war dieser Sommer so extrem? Die langfristige Grundursache ist natürlich der Klimawandel, der durch menschliche Aktivitäten in Kombination mit natürlichen Veränderungen verursacht wird, und das diesjährige El Niño hat diesen Trend noch verschärft. Darüber hinaus untersuchen einige Forscher jedoch auch die Auswirkungen eines dritten Faktors, wie beispielsweise den Unterwasservulkanausbruch auf Tonga im Januar 2022 .

Satellitenbild des Vulkanausbruchs in Tonga, Quelle: Wikipedia

Der erste Eindruck eines Vulkans ist natürlich Hitze. Tatsächlich ist die von gewöhnlichen Vulkanen direkt abgegebene Wärme jedoch sehr gering und hat keinen Einfluss auf das globale Klima. Klimaforscher sind über einen weiteren Aspekt der Vulkane besorgt: Die von ihnen ausgestoßenen Gase wirken sich auf die Atmosphäre aus und verändern die Wärmemenge, die die Erde von der Sonne aufnimmt.

Normalerweise geht der größte Einfluss von Vulkanen auf das Klima vom Schwefel aus. Vulkanausbrüche schleudern große Mengen Material in die obere Atmosphäre. Materialien wie Asche fallen innerhalb weniger Wochen wieder auf den Boden, bei Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff ist das jedoch anders. Sie unterliegen in der Stratosphäre chemischen Reaktionen und verwandeln sich in Schwefelsäure in Aerosolform. Die Schwefelsäure befindet sich in so großer Höhe, dass sie nicht direkt in sauren Regen übergeht und auf den Boden zurückfällt. Stattdessen wird es in der Stratosphäre schweben, die Erde umgeben und mehrere Jahre überdauern. Diese Schwefelsäuren reflektieren das Sonnenlicht extrem stark, wodurch die Wärmemenge, die die Erde von der Sonne erhält, stark reduziert wird.

Das Ergebnis von Vulkanausbrüchen sollte also im Allgemeinen eine globale Abkühlung sein. Es gibt einige berühmte Fälle in der Geschichte, in denen Vulkanausbrüche zu einer erheblichen Abkühlung führten, die allgemein als „ vulkanische Winter “ bekannt sind. So verringerte beispielsweise der Ausbruch des Mount Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 die Höchsttemperatur auf der Nordhalbkugel in den folgenden zwei Jahren um 0,5 °C, während der Ausbruch eines unbekannten Vulkans im Jahr 1808 und der Ausbruch des Mount Tambora in Indonesien im Jahr 1815 zusammen die Höchsttemperatur auf der Nordhalbkugel im Jahr 1816 um 1,7 °C verringerten, was zum berühmten „Jahr ohne Sommer“ führte. Klimamodelle lassen darauf schließen, dass der Ausbruch des Supervulkans Toba vor 74.000 Jahren möglicherweise zu einem globalen Temperaturrückgang von 2,3 bis 4,1 °C geführt und das Überleben der damaligen Urmenschen stark beeinträchtigt hat.

Es ist wichtig, hier zu betonen, dass Vulkanausbrüche zwar auf dem Papier den Trend der globalen Erwärmung verlangsamen können, solche heftigen Störungen jedoch leicht zu Klimaanomalien in lokalen Gebieten führen können, die extreme Wetterlagen verstärken können . Zudem ist ihr kühlender Effekt nicht von langer Dauer, sodass er insgesamt möglicherweise keine gute Sache ist.

Als nächstes sprechen wir über den Protagonisten des Tages: Am 15. Januar 2022 kam es auf dem Meeresboden in der Nähe der Insel Honga Tonga-Hunahaapai im pazifischen Inselstaat Tonga zu einem heftigen Vulkanausbruch. Dies könnte der bisher größte Vulkanausbruch des 21. Jahrhunderts sein. Dieses Mal war der Vulkan etwas anders als sonst: Er spuckte sehr wenig Schwefel aus, aber ungewöhnlich viel Wasserdampf.

Beim Ausbruch des Vulkans Tonga wurde Gas ausgestoßen. Bildquelle: Wikimedia

Wasserdampf ist ebenfalls ein Gas mit erheblicher Klimawirkung, allerdings ist seine Wirkung der des Schwefels entgegengesetzt. Es erwärmt die Atmosphäre, anstatt sie abzukühlen. Tatsächlich ist Wasserdampf das am häufigsten vorkommende Treibhausgas in der Atmosphäre . Der größte Teil des Wasserdampfs bleibt jedoch in der Troposphäre. Nachdem es einige Tage lang gestiegen ist, verwandelt es sich in Niederschlag und fällt wieder auf den Boden. Höher zu steigen ist schwierig – das ist etwas völlig anderes als bei Treibhausgasen wie Kohlendioxid, die Jahrzehnte oder Hunderte von Jahren bestehen bleiben können. Daher ist Wasserdampf normalerweise kein direkter Treiber des Klimawandels. Der Erwärmungseffekt wird lediglich durch Rückkopplungseffekte verstärkt, wenn andere Treibhausgase die Eigenschaften der Atmosphäre verändern.

Dies ist jedoch nur normalerweise der Fall. Durch den Ausbruch des Vulkans auf Tonga gelangte eine riesige Menge Wasserdampf direkt in die höhere Stratosphäre, und der dort eindringende Wasserdampf kann nicht so leicht wieder auf den Boden zurücksinken. Schätzungen zufolge gelangten durch diesen Ausbruch insgesamt 146 Millionen Tonnen Wasser in die Stratosphäre, wodurch der Wassergehalt der globalen Stratosphäre direkt um 10 bis 15 Prozent anstieg . Im Gegensatz dazu werden lediglich 420.000 Tonnen Schwefeloxide in die Stratosphäre ausgestoßen, was 2 % der Menge des Mount Pinatubo entspricht. Dieses Wasser führt zwar nicht direkt zu einer Zunahme der Oberflächenniederschläge, kann aber als Treibhausgas indirekt vielfältige Auswirkungen auf das Klima haben.

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Als der Tonga-Vulkan zum ersten Mal ausbrach, konzentrierte sich der Wasserdampf in der Nähe des Ausbruchspunkts. Heute, mehr als ein Jahr nach dem Ausbruch, hat sich der zusätzliche Wasserdampf über den gesamten Globus verteilt, wobei die mittleren und hohen Breitengrade der nördlichen und südlichen Hemisphäre am stärksten betroffen sind. Daher verzögerte sich die Wirkung um ein Jahr, bevor sie sich wirklich manifestierte.

Welchen Einfluss haben Vulkanausbrüche auf das Klima?

Anfang 2023 wurde in einem Artikel in Nature Climate Change hierzu eine grobe Schätzung vorgenommen. Forscher glauben, dass Wasser nach der Umwandlung des aus dem Tonga-Vulkan ausgestoßenen Wassers und Schwefels einen absoluten Vorteil hat und zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um 0,035 °C führt. Diese Zahl ist nicht besonders hoch und kann als innerhalb der normalen Schwankungsbreite des Klimasystems liegend betrachtet werden, sie reicht jedoch aus, um die Wahrscheinlichkeit, dass die Durchschnittstemperatur in den nächsten fünf Jahren ungewöhnlich über 1,5 °C liegt, um 7 % zu erhöhen .

Allerdings handelt es sich hierbei nur um eine grobe globale Schätzung, bei der weder die konkrete räumliche Verteilung dieses Wasserdampfs noch seine Auswirkungen auf das Wetter berücksichtigt werden . Wenn der Schaden auf ein bestimmtes Gebiet beschränkt bleibt, können seine Auswirkungen weit über diese Zahl hinausgehen. Darüber hinaus gibt es zu diesem Szenario eines dramatischen Anstiegs des stratosphärischen Wassergehalts nur wenige Präzedenzfälle und Forschungsergebnisse. Daher wissen wir nicht, wie lange die Wirkung dieses zusätzlichen Wasserdampfs anhält, vielleicht Jahre oder sogar Jahrzehnte.

Natürlich befasst sich die Studie selbst mit der Beziehung zwischen den Vulkanen Tongas und dem globalen Klimawandel. Doch wenn wir die verschiedenen Veränderungen berücksichtigen, die der Klimawandel mit sich bringt – darunter bestimmte Taifune und Überschwemmungen –, können wir möglicherweise besser verstehen, welche enormen Risiken der globale Klimawandel für die menschliche Gesellschaft mit sich bringt.

Im Großen und Ganzen war der Ausbruch des Tonga-Massakers kein besonders großes Ereignis. Da das Basisklima jedoch zunehmend extremer wird, ist es immer wahrscheinlicher, dass Schwankungen innerhalb des normalen Bereichs extreme Folgen haben . Was auch immer die tatsächlichen Auswirkungen dieses Ausbruchs sein werden, ähnliche Ereignisse werden in Zukunft mit ziemlicher Sicherheit zahlreicher und schwerwiegender sein.

Verweise

[1] Tonga-Ausbruch erhöht die Wahrscheinlichkeit einer vorübergehenden Oberflächentemperaturanomalie über 1,5 °C

[2] 10.1038/s41558-022-01568-2

[3] https://www.nature.com/articles/s41558-022-01568-2

Planung und Produktion

Autor: Fang Gang, ein populärwissenschaftlicher Autor

Audit丨Xin Xin, leitender Ingenieur der China Meteorological Administration

Planung von Xu Lai

Herausgeber: Cui Yinghao

Einige der Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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