Vulkane ziehen viel Aufmerksamkeit auf sich, wenn sie ausbrechen. Aber neue Forschungen unter der Leitung der University of Washington zeigen, dass Vulkane in ihren ruhigen Phasen eine überraschend große Menge ihrer atmosphären- und klimaverändernden Gase abgeben. Ein grönländischer Eisbohrkern zeigt, dass Vulkane leise mindestens dreimal so viel Schwefel in die arktische Atmosphäre freisetzen, wie von aktuellen Klimamodellen geschätzt.
Die Studie, die von der University of Washington geleitet und am 2. Januar veröffentlicht wurde Geophysikalische Forschungsbriefehat Auswirkungen auf ein besseres Verständnis der Erdatmosphäre und ihrer Beziehung zu Klima und Luftqualität.
„Wir haben festgestellt, dass die Menge an Sulfat-Aerosolen, die während der passiven Entgasung freigesetzt werden, auf längeren Zeitskalen viel höher ist als bei Eruptionen“, sagte Erstautorin Ursula Jongebloed, eine UW-Doktorandin in Atmosphärenwissenschaften. „Passives Entgasen setzt mindestens 10-mal mehr Schwefel in die Atmosphäre frei, in dekadischen Zeitskalen, als Eruptionen, und es könnte bis zu 30-mal mehr sein.“
Das internationale Team analysierte Schichten eines Eisbohrkerns aus Zentralgrönland, um die Gehalte an Sulfat-Aerosolen zwischen den Jahren 1200 und 1850 zu berechnen. Die Autoren wollten den vom marinen Phytoplankton emittierten Schwefel untersuchen, der früher als die größte Quelle für atmosphärisches Sulfat galt in vorindustriellen Zeiten.
„Wir wissen nicht, wie die natürliche, unberührte Atmosphäre in Bezug auf Aerosole aussieht“, sagte die leitende Autorin Becky Alexander, eine UW-Professorin für Atmosphärenwissenschaften. „Das zu wissen, ist ein erster Schritt, um besser zu verstehen, wie Menschen unsere Atmosphäre beeinflusst haben.“
Das Team hat bewusst größere Vulkanausbrüche vermieden und sich auf die vorindustrielle Zeit konzentriert, in der es einfacher ist, die vulkanischen und marinen Quellen zu unterscheiden.
„Wir hatten vor, die Menge an Sulfat zu berechnen, die aus Vulkanen austritt, sie zu subtrahieren und mit der Untersuchung des marinen Phytoplanktons fortzufahren“, sagte Jongebloed. „Aber als ich zum ersten Mal die Menge von Vulkanen berechnete, entschieden wir, dass wir aufhören und das angehen mussten.“
Die Lage des Eisbohrkerns im Zentrum des grönländischen Eisschilds zeichnet Emissionen aus Quellen über einen weiten Streifen von Nordamerika, Europa und den umliegenden Ozeanen auf. Während dieses Ergebnis nur für geologische Quellen innerhalb dieses Gebiets gilt, einschließlich Vulkane in Island, erwarten die Autoren, dass es auch anderswo gelten würde.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Vulkane, selbst wenn es keine größeren Eruptionen gibt, doppelt so wichtig sind wie marines Phytoplankton“, sagte Jongebloed.
Die Entdeckung, dass nicht ausbrechende Vulkane Schwefel mit bis zu 3-facher Rate austreten lassen, ist wichtig für die Bemühungen, das vergangene, gegenwärtige und zukünftige Klima zu modellieren. Aerosolpartikel, ob aus Vulkanen, Fahrzeugauspuffrohren oder Fabrikschornsteinen, blockieren einen Teil der Sonnenenergie. Wenn die natürlichen Aerosolkonzentrationen höher sind, bedeutet dies, dass der Anstieg und Rückgang menschlicher Emissionen – die mit dem sauren Regen der 1970er Jahre ihren Höhepunkt erreichten und dann mit dem Clean Air Act und immer strengeren Luftqualitätsstandards zurückgingen – weniger Auswirkungen auf die Temperatur hatte als bisher angenommen.
„Es gibt eine Art ‚abnehmenden Ertrag‘-Effekt von Sulfat-Aerosolen, je mehr Sie haben, desto geringer ist die Wirkung zusätzlicher Sulfate“, sagte Jongebloed. „Wenn wir die vulkanischen Emissionen erhöhen, was die Grundlinie von Sulfat-Aerosolen erhöht, verringern wir die Auswirkungen der vom Menschen verursachten Aerosole auf das Klima um bis zu einen Faktor zwei.“
Das bedeutet, dass die Erwärmung der Arktis in den letzten Jahrzehnten mehr die vollen Auswirkungen der steigenden wärmespeichernden Treibhausgase zeigt, die bei weitem die Hauptkontrolle für die Durchschnittstemperatur der Erde darstellen.
„Es sind keine guten oder schlechten Nachrichten für das Klima“, sagte Jongebloed über das Ergebnis. „Aber wenn wir verstehen wollen, wie stark sich das Klima in Zukunft erwärmen wird, hilft es, bessere Schätzungen für Aerosole zu haben.“
Bessere Schätzungen für Aerosole können globale Klimamodelle verbessern.
„Wir glauben, dass die fehlenden Emissionen von Vulkanen von Schwefelwasserstoff stammen“, sagte Alexander und bezog sich auf das Gas, das nach faulen Eiern riecht. „Wir glauben, dass die besten Möglichkeiten, diese Schätzungen der Vulkanemissionen zu verbessern, darin bestehen, wirklich über die Schwefelwasserstoffemissionen nachzudenken.“
Mehr Informationen:
UA Jongebloed et al, Underestimated Passive Volcanic Sulphur Degassing Implies Overestimated Anthropogenic Aerosol Forcing, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2022GL102061