Studie zeigt, dass Auswirkungen von Vulkanausbrüchen in Klimaprojektionen deutlich unterschätzt werden

Forscher haben herausgefunden, dass der kühlende Effekt, den Vulkanausbrüche auf die Temperatur der Erdoberfläche haben, in Standardklimaprojektionen wahrscheinlich um den Faktor zwei und möglicherweise sogar um den Faktor vier unterschätzt wird.

Während dieser Effekt bei weitem nicht ausreicht, um die Auswirkungen des durch menschliche Aktivitäten verursachten globalen Temperaturanstiegs auszugleichen, sagen die Forscher unter der Leitung der Universität Cambridge, dass Eruptionen geringer Stärke für bis zu die Hälfte aller ausgestoßenen Schwefelgase verantwortlich sind die obere Atmosphäre durch Vulkane.

Die Ergebnisse, berichtet im Journal Geophysikalische Forschungsbriefedeuten darauf hin, dass eine verbesserte Darstellung von Vulkanausbrüchen aller Größenordnungen wiederum zu robusteren Klimaprognosen führen wird.

Wo und wann ein Vulkan ausbricht, ist nicht etwas, das der Mensch kontrollieren kann, aber Vulkane spielen eine wichtige Rolle im globalen Klimasystem. Wenn Vulkane ausbrechen, können sie Schwefelgase in die obere Atmosphäre ausstoßen, wodurch winzige Partikel, sogenannte Aerosole, entstehen, die das Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren. Bei sehr großen Ausbrüchen wie dem Mount Pinatubo im Jahr 1991 ist das Volumen vulkanischer Aerosole so groß, dass es allein zu einem Rückgang der globalen Temperaturen führt.

Diese großen Eruptionen ereignen sich jedoch nur wenige Male pro Jahrhundert – die meisten Eruptionen kleinerer Größenordnung ereignen sich alle ein bis zwei Jahre.

„Verglichen mit den Treibhausgasen, die durch menschliche Aktivitäten ausgestoßen werden, ist der Einfluss von Vulkanen auf das globale Klima relativ gering, aber es ist wichtig, dass wir sie in Klimamodelle einbeziehen, um zukünftige Temperaturänderungen genau einschätzen zu können“, sagte Erstautorin May Chim, ein Ph.D. Kandidat in der Yusuf Hamied-Fakultät für Chemie.

Standard-Klimaprojektionen wie der Sechste Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimaänderungen (IPCC) gehen davon aus, dass die explosive vulkanische Aktivität im Zeitraum 2015–2100 auf dem gleichen Niveau wie im Zeitraum 1850–2014 liegen wird, und übersehen die Auswirkungen kleinerer Ausbrüche .

„Diese Prognosen stützen sich hauptsächlich auf Eiskerne, um abzuschätzen, wie sich Vulkane auf das Klima auswirken könnten, aber kleinere Ausbrüche sind zu klein, um in Eiskernaufzeichnungen entdeckt zu werden“, sagte Chim. „Wir wollten Satellitendaten besser nutzen, um die Lücke zu schließen und Ausbrüche aller Größenordnungen zu berücksichtigen.“

Mithilfe der neuesten Eiskern- und Satellitenaufzeichnungen haben Chim und ihre Kollegen von der University of Exeter, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Durham University und dem UK Met Office 1.000 verschiedene Szenarien erstellt zukünftige vulkanische Aktivität. Sie wählten Szenarien aus, die niedrigere, mittlere und hohe Niveaus vulkanischer Aktivität darstellen, und führten dann Klimasimulationen mit dem britischen Erdsystemmodell durch.

Ihre Simulationen zeigen, dass die Auswirkungen von Vulkanausbrüchen auf das Klima, einschließlich der globalen Oberflächentemperatur, des Meeresspiegels und der Meereisausdehnung, unterschätzt werden, da aktuelle Klimaprognosen das plausible zukünftige Ausmaß vulkanischer Aktivität weitgehend unterschätzen.

Für das mittlere Zukunftsszenario stellten sie fest, dass die Wirkung von Vulkanen auf die Atmosphäre, bekannt als vulkanischer Antrieb, in Klimaprojektionen um bis zu 50 % unterschätzt wird, was zum großen Teil auf die Wirkung von Eruptionen geringer Stärke zurückzuführen ist.

„Wir haben herausgefunden, dass der vulkanische Antrieb nicht nur unterschätzt wird, sondern dass Eruptionen kleinerer Größenordnung tatsächlich für bis zu die Hälfte des gesamten vulkanischen Antriebs verantwortlich sind“, sagte Chim. „Diese Eruptionen geringer Stärke haben möglicherweise einzeln keine messbaren Auswirkungen, aber insgesamt ist ihre Wirkung erheblich.“

„Ich war überrascht zu sehen, wie wichtig diese Eruptionen kleiner Größenordnung sind – wir wussten, dass sie eine Wirkung hatten, aber wir wussten nicht, dass sie so groß war.“

Obwohl die kühlende Wirkung von Vulkanen in Klimaprojektionen unterschätzt wird, betonen die Forscher, dass sie nicht mit den vom Menschen verursachten Kohlenstoffemissionen vergleichbar sei.

„Vulkanische Aerosole in der oberen Atmosphäre bleiben normalerweise ein oder zwei Jahre in der Atmosphäre, während Kohlendioxid viel, viel länger in der Atmosphäre bleibt“, sagte Chim. „Selbst wenn wir eine Periode außergewöhnlich hoher vulkanischer Aktivität hätten, würden unsere Simulationen zeigen, dass dies nicht ausreichen würde, um die globale Erwärmung zu stoppen. Es ist wie eine vorbeiziehende Wolke an einem heißen, sonnigen Tag: Der kühlende Effekt ist nur vorübergehend.“

Die Forscher sagen, dass die vollständige Berücksichtigung der Auswirkungen von Vulkanen dazu beitragen kann, Klimaprognosen robuster zu machen. Mithilfe ihrer Simulationen untersuchen sie nun, ob künftige vulkanische Aktivitäten die Wiederherstellung des antarktischen Ozonlochs gefährden und dadurch relativ hohe Werte schädlicher ultravioletter Strahlung an der Erdoberfläche aufrechterhalten könnten.