Der Ausbruch des Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (kurz Hunga Tonga) ereignete sich am 15. Januar 2022 im pazifischen Königreich Tonga. Er verursachte einen Tsunami, der im gesamten pazifischen Becken Warnungen auslöste und mehrfach Schallwellen um die Erde schickte.
Eine neue Studie veröffentlicht im Zeitschrift für Klima untersucht die Auswirkungen dieses Ausbruchs auf das Klima.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Vulkan das außergewöhnlich große Ozonloch des letzten Jahres sowie den viel feuchteren als erwarteten Sommer 2024 erklären kann.
Der Ausbruch könnte noch jahrelang anhaltende Auswirkungen auf unser Winterwetter haben.
Eine kühlende Rauchwolke
Normalerweise führt der Rauch eines Vulkans – und insbesondere das in der Rauchwolke enthaltene Schwefeldioxid – letztendlich zu einer kurzfristigen Abkühlung der Erdoberfläche.
Dies liegt daran, dass sich das Schwefeldioxid in Sulfataerosole verwandelt, die das Sonnenlicht zurück in den Weltraum schicken, bevor es die Oberfläche erreicht. Dieser Schatteneffekt führt dazu, dass die Oberfläche für eine Weile abkühlt, bis das Sulfat wieder auf die Oberfläche fällt oder durch Regen abgeregnet wird.
Dies ist bei Hunga Tonga nicht der Fall.
Da es sich um einen Unterwasservulkan handelte, produzierte Hunga Tonga wenig Rauch, dafür aber viel Wasserdampf: 100–150 Millionen Tonnen, das sind Äquivalent von 60.000 olympischen SchwimmbeckenDie enorme Hitze des Ausbruchs verwandelte riesige Mengen Meerwasser in Dampf, der dann mit der Kraft des Ausbruchs hoch in die Atmosphäre schoss.
Animation des Hunga-Tonga-Ausbruchs, aufgezeichnet am 15. Januar 2022 vom japanischen Wettersatelliten Himawari-8. Die Wolke hat einen Durchmesser von knapp 500 km. Bildnachweis: Japanische Wetterbehörde, Von
Das gesamte Wasser landete in der Stratosphäre: einer Atmosphärenschicht in etwa 15 bis 40 Kilometern Höhe, die aufgrund ihrer Trockenheit weder Wolken noch Regen hervorbringt.
Wasserdampf in der Stratosphäre hat zwei Haupteffekte. Erstens unterstützt er die chemischen Reaktionen, die die Ozonschicht zerstören, und zweitens ist er ein sehr wirksames Treibhausgas.
Es gibt keinen Präzedenzfall in unseren Beobachtungen von Vulkanausbrüchen, der uns sagen würde, welche Auswirkungen all dieses Wasser auf unser Klima hätte und wie lange. Das liegt daran, dass die einzige Möglichkeit, Wasserdampf in der gesamten Stratosphäre zu messen, Satelliten sind. Diese gibt es erst seit 1979, und seither hat es keinen Ausbruch wie den von Hunga Tonga gegeben.
Folge dem Dampf
Experten für Stratosphärenforschung auf der ganzen Welt begannen vom ersten Tag des Ausbruchs an mit der Untersuchung von Satellitenbeobachtungen. Einige Studien konzentrierten sich auf die traditionelleren Auswirkungen von Vulkanausbrüchen, wie die Menge an Sulfataerosolen und ihre Entwicklung nach dem Ausbrucheinige konzentrierten sich auf die Mögliche Auswirkungen des WasserdampfesUnd einige schlossen beides ein.
Aber niemand wusste wirklich, wie sich der Wasserdampf in der Stratosphäre verhalten würde. Wie lange wird er in der Stratosphäre bleiben? Wohin wird er gehen? Und vor allem: Was bedeutet das für das Klima, solange der Wasserdampf noch dort ist?
Genau diese Fragen wollten wir beantworten.
Wir wollten etwas über die Zukunft erfahren, aber leider ist es unmöglich, sie zu messen. Deshalb haben wir uns Klimamodellen zugewandt, die speziell dafür entwickelt wurden, in die Zukunft zu blicken.
Wir haben zwei Simulationen mit demselben Klimamodell durchgeführt. In der einen gingen wir davon aus, dass kein Vulkan ausgebrochen ist, während wir in der anderen manuell den Wasserdampf in der Größe von 60.000 olympischen Schwimmbecken in die Stratosphäre eingebracht haben. Dann haben wir die beiden Simulationen verglichen, wohl wissend, dass etwaige Unterschiede auf den hinzugefügten Wasserdampf zurückzuführen sein müssen.
Was haben wir herausgefunden?
Der großes Ozonloch von August bis Dezember 2023 war zumindest teilweise auf Hunga Tonga zurückzuführen. Unsere Simulationen haben dieses Ozonloch fast zwei Jahre im Voraus vorhergesagt.
Bemerkenswerterweise war dies das einzige Jahr, in dem wir einen Einfluss des Vulkanausbruchs auf das Ozonloch erwarten würden. Zu diesem Zeitpunkt hatte der Wasserdampf gerade genug Zeit, um die polare Stratosphäre über der Antarktis zu erreichen, und in späteren Jahren wird nicht mehr genug Wasserdampf übrig sein, um das Ozonloch zu vergrößern.
Da das Ozonloch bis Ende Dezember andauerte, kam es zu einer positiven Phase der Südlicher Ringmodus im Sommer 2024. Für Australien bedeutete dies eine höhere Wahrscheinlichkeit eines nassen Sommers, was genau das Gegenteil von dem war, was die meisten Menschen mit dem erklärten El Niño erwarteten. Auch hier sagte unser Modell dies zwei Jahre im Voraus voraus.
Gemessen an den globalen Durchschnittstemperaturen, die ein Maß für das Ausmaß des Klimawandels sind, ist der Einfluss von Hunga Tonga sehr gering, nur etwa 0,015 Grad Celsius. (Dies wurde unabhängig bestätigt von eine weitere Studie.) Das bedeutet, dass die unglaublich hohen Temperaturen, die wir seit etwa einem Jahr messen, nicht auf den Ausbruch des Hunga-Tonga-Massivs zurückzuführen sind.
Störungen für den Rest des Jahrzehnts
Doch in einigen Regionen der Erde gibt es überraschende, nachhaltige Auswirkungen.
Für die nördliche Hälfte Australiens sagt unser Modell bis etwa 2029 kältere und nassere Winter als üblich voraus. Für Nordamerika sagt es wärmere Winter als üblich voraus, während es für Skandinavien ebenfalls kältere Winter als üblich vorhersagt.
Der Vulkan scheint die Art und Weise zu verändern, wie sich einige Wellen durch die Atmosphäre bewegen. Und atmosphärische Wellen sind für Hochs und Tiefs verantwortlich, die unser Wetter direkt beeinflussen.
Es ist wichtig, hier klarzustellen, dass dies nur eine Studie ist und eine bestimmte Art und Weise, die Auswirkungen des Hunga-Tonga-Ausbruchs auf unser Wetter und Klima zu untersuchen. Wie jedes andere Klimamodell ist auch unseres nicht perfekt.
Wir haben auch keine anderen Effekte wie den El Niño-La Niña-Zyklus berücksichtigt. Aber wir hoffen, dass unsere Studie das wissenschaftliche Interesse weckt, um zu verstehen, was eine so große Menge Wasserdampf in der Stratosphäre für unser Klima bedeuten könnte.
Ob es unsere Erkenntnisse bestätigt oder widerlegt, bleibt abzuwarten – wir begrüßen beide Ergebnisse.
Mehr Informationen:
Martin Jucker et al., Langfristige Klimaauswirkungen großer stratosphärischer Wasserdampfstörungen, Zeitschrift für Klima (2024). DOI: 10.1175/JCLI-D-23-0437.1
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