Neue Forschungen haben ergeben, dass Vulkanausbrüche in tropischen Regionen (23° N/S des Äquators) in den letzten 1 Million Jahren mit einer abrupten Störung der globalen Klimazyklen im Indischen Ozean in Verbindung gebracht wurden veröffentlicht In Geophysikalische Forschungsbriefe. El Niño Southern Oscillation (ENSO) und Dipol im Indischen Ozean (IOD) sind Klimawechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre, die fast ein Jahrzehnt lang gestört waren, bevor sie wieder auf das Ausgangsniveau vor der Eruption zurückkehrten, und der Effekt nimmt mit größerer Eruptionsintensität zu.
Der IOD entsteht aufgrund eines Ost-West-Kontrasts der Meeresoberflächentemperaturen, wobei die Temperaturen im östlichen Indischen Ozean kühler als normal und im Westen wärmer sind. Dies führt in der positiven Phase zu erheblichen Veränderungen der Temperatur-, Niederschlags- und Windverhältnisse in benachbarten Regionen, wobei es typischerweise zu Überschwemmungen in Ostafrika und zu Dürren in Ostasien und Australien kommt. Diese Bedingungen kehren sich während einer negativen IOD-Phase um.
Benjamin Tiger vom Massachusetts Institute of Technology und Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) Joint Program in Oceanography/Applied Ocean Sciences and Engineering, USA, und Dr. Caroline Ummenhofer, ebenfalls vom WHOI, modellierten Simulationen mit dem Community Earth System Model Last Millennium Ensemble (CESM). -LME) und Eingabedaten von einigen der größten historischen Ausbrüche, darunter Samalas (1258), Kuwae (1452), Tambora (1815), Huaynaputina (1600) und Pinatubo (1991).
Sie stellten fest, dass starke Vulkanausbrüche in den Tropen innerhalb des Ausbruchsjahres einen negativen IOD auslösen, gefolgt von einer positiven Phase im nächsten Jahr, und dass der Effekt signifikant genug ist, um den allgemeinen Abkühlungstrend, der in den Tropen nach dem Ausbruch beobachtet wird, zu überwiegen. Diese positiven und negativen IOD-Anomalien halten 7–8 Jahre nach dem Ausbruch an, bevor das Signal wieder die Bedingungen vor dem Ausbruch erreicht.
Dieses Muster wird zusätzlich durch die Phase eines anderen gleichzeitig auftretenden Klimazyklus beeinflusst, der Interdekadischen Pazifischen Oszillation (IPO), die 20–30 Jahre andauert und über ein größeres Gebiet beider Hemisphären auftritt. In positiven Phasen ist der tropische Pazifik wärmer und in den nördlichen Regionen kühler, in negativen Phasen ist es umgekehrt.
Die Forscher fanden heraus, dass eine negative IPO-Phase zu einem stärkeren negativen IOD führte und das Gleiche gilt für einen positiven IPO/IOD, sodass die Oberflächentemperatur des tropischen Pazifiks während des IPO einen entscheidenden Einfluss auf die Stärke der anfänglichen IOD-Reaktion hat.
Unterdessen entsprechen ENSO-Oszillationen (bei denen sich die Meeresoberflächentemperatur des Pazifischen Ozeans um bis zu 3 °C ändert und zu Klimaverschiebungen führt) der El-Niño-Erwärmung nach großen tropischen Eruptionen, insbesondere in den nördlichen Wintermonaten (Dezember–Februar) des ersten Jahres nach dem Vulkanausbruch Ereignis, wobei danach die La-Niña-Bedingungen vorherrschten.
Dies kann durch einen erhöhten Temperaturgradienten zwischen Land und Meer Afrikas und dem Indischen Ozean erklärt werden, der die westlichen Passatwinde beeinflusst, sowie durch eine Region mit aufsteigendem kühlerem Wasser im Ostpazifik. Tiger und Dr. Ummenhofer stellten außerdem fest, dass die ENSO-Reaktion zwei Monate hinter der eines positiven IOD zurückblieb. Unterdessen identifizierten die Simulationen einen negativen IOD, der mit starken La-Niña-Bedingungen in den Jahren 3–5 nach dem Ausbruch zusammenfiel.
Ein weiterer Faktor, der die Meeresoberflächentemperatur und damit die Klimareaktionen beeinflusst, ist die Tiefe der Thermokline (ein abrupter Temperaturgradient) im Indischen und Pazifischen Ozean. Eruptionen, die unter positiven IPO-Bedingungen auftreten, haben eine flachere Thermokline in der Region des indopazifischen Warmbeckens und eine tiefere Thermokline im westlichen Indischen Ozean und Ostpazifik und umgekehrt bei negativem IPO.
Im ersteren Fall ist die Thermokline im östlichen Indischen Ozean aufgeschwemmt, was den Temperaturgradienten an der Meeresoberfläche schwächt und somit den IOD nach dem Ausbruch neutralisiert. Bei den letztgenannten Thermokline-Bedingungen hingegen wird der Temperaturgradient an der Meeresoberfläche verstärkt, was das Becken des Indischen Ozeans für stärkere negative IPO-Ereignisse nach dem Ausbruch vorbereitet. Diese Auswirkungen sind im ersten Jahr nach dem Ereignis am deutlichsten und schwächen sich danach ab.
Es ist auch wichtig, den Zeitpunkt eines Ausbruchs zu beachten, da ein Ausbruch im Frühling (März–Mai) am wahrscheinlichsten die IOD/ENSO-Reaktion im selben Jahr beeinflusst, während später auftretende Ausbrüche verzögerte oder neutralere klimatische Auswirkungen haben können.
Die bei Vulkanausbrüchen freigesetzten Aerosole wirken sich nicht nur auf das Klima aus, sondern beeinflussen auch den globalen Strahlungsantrieb, also das Gleichgewicht zwischen ein- und ausgehender Sonnenstrahlung. Dies führt zu einer Abkühlung der Atmosphäre nach dem Ausbruch, die Monate oder Jahre andauern kann. Daher muss der Einfluss auf IOD/ENSO stark sein, um die Auswirkungen niedrigerer Temperaturen aufzuwiegen.
Diese Erkenntnisse sind wichtig für Regionen, die anfällig für Vulkanausbrüche sind, um Risikobewertungen durchzuführen und sich auf die daraus resultierenden extremen Klimaereignisse vorzubereiten. Sie können möglicherweise dazu beitragen, einige der Auswirkungen auf die Umwelt und die lokalen Gemeinschaften zu mildern.
Mehr Informationen:
Benjamin H. Tiger et al., Tropische Vulkanausbrüche und niederfrequente indopazifische Variabilität führen zu extremen Dipolereignissen im Indischen Ozean, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2023GL103991
© 2023 Science X Network