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Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017

Baumringe helfen bei der Datierung von Klimaanomalien

Historische Quellen und natürliche Umweltarchive lassen vermuten, dass im vergangenen Jahrtausend mehrere Vulkanausbrüche großflächige Wetterextreme hervorriefen, denen vielerorts Missernten und verheerende Hungersnöte folgten.


Episoden vulkanisch bedingter Klimaschwankungen, jeweils bezogen auf ein Jahrzehnt rund um einen Vulkanausbruch. Die Grüntöne zeigen verschiedene Temperaturrekonstruktionen für die nördliche Hemisphäre im Sommer (basierend auf Jahrringen von Bäumen) mit identifizierten vulkanischen Signaturen (grüne Punkte). Die Blautöne repräsentieren die aus verschiedenen Studien an Eisbohrkernen rekonstruierte vulkanische Aktivität (Strahlungsantrieb). Die Balken in lila beziehen sich auf die aktuellste Studie aus dem Jahr 2015. (Quelle: Figur aus dem Anhang zur Publikation in Environmental Research Letters)

Hochreichende Aschewolken breiteten sich über weite Teile der Atmosphäre aus, absorbierten Sonnenlicht und sorgten so in weiten Teilen der nördlichen Hemisphäre für außergewöhnliche Klimaanomalien mit kalten und verregneten Sommern.

Eines der am besten dokumentierten Beispiele ist der Tambora-Ausbruch in Indonesien im Jahr 1815. Ihm folgte in Europa das „Jahr ohne Sommer“, in dem Ernteausfälle Wirtschaftskrisen und Notstände auslösten. Ein solches Ereignis könnte auch die moderne Gesellschaft vor große Herausforderungen stellen.

Um ein besseres Verständnis über die Bandbreite und Häufigkeit von klimawirksamem Vulkanismus zu generieren, hilft der Blick in die Vergangenheit. Bislang geben nur historische Aufzeichnungen und Ascheablagerungen in Eisbohrkernen Aufschluss über die vulkanische Geschichte.

Beide Archive haben jedoch Schwächen: Dokumentierte Beobachtungen von Vulkanausbrüchen lassen sich oft schwer hinsichtlich der Größe und Klimarelevanz quantifizieren. Eisbohrkerne hingegen sind oft schwer zu datieren, was die Zuordnung nachfolgender Klimaschwankungen erschwert.

Einer internationalen Forschergruppe um Dr. Lea Schneider (Institut für Geographie an der JLU) ist es gelungen, in Baumringen die „Signaturen“ von Vulkanausbrüchen zu identifizieren und die Geschichte des Vulkanismus unabhängig von historischen Archiven nachzuzeichnen. Das Team hat die Dichte der Jahrringe gemessen und daraus die Temperaturen in der Nordhemisphäre rekonstruiert.

Bemerkenswert an der in der Fachzeitschrift „Environmental Research Letters“ erschienenen Studie ist, dass sie eine Methode aus der Ökonometrie auf erdwissenschaftliche Daten anwendet und damit zu ganz neuen Erkenntnissen kommt. Es konnten 14 Ausbrüche identifiziert werden, in deren Folge die Jahrestemperatur deutlich kühler war, als es durch die normale Variabilität des Klimas zu erklären wäre. Die festgestellte Vulkanaktivität hilft auch, Daten aus anderen Quellen zu validieren. Auffällige Unstimmigkeiten gegenüber Daten aus polaren Ascheablagerungen zeigten sich vor allem in den 1450er und 1690er Jahren.

Obwohl diese Eruptionen wohl zu den größten im vergangenen Jahrtausend zählen, ist ihr Ursprung bisher ungeklärt. Eine präzisere Datierung und räumliche Einordnung aufgrund der Informationen aus den Jahrringen ist hier von großer Bedeutung, um Ursache und Wirkung besser in Einklang zu bringen.

Anhand der neu entwickelten Methode lässt sich auch besser abschätzen, ob Klimamodelle in der Lage sind, vulkanische Abkühlung realistisch wiederzugeben. Im Vergleich zum rekonstruierten Temperaturrückgang scheinen einige Klimamodelle derzeit den Effekt von Vulkanen zu überschätzen.

Eine genauere Kenntnis der atmosphärischen Prozesse im Zusammenhang mit Vulkanismus könnte jedoch in einer Anpassung der Klimamodelle resultieren. Somit ließe sich auch die Qualität von zukünftigen Szenarien und Vorhersagen steigern, denn statistisch gesehen könnte der nächste klimarelevante Vulkanausbruch schon in naher Zukunft liegen.

Zwar rechnen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht unbedingt mit lokalen Kälterekorden, gravierende Folgen könnte der Temperaturrückgang eher aufgrund seiner außergewöhnlichen räumlichen Ausdehnung haben: „Wenn die gesamte Nordhalbkugel betroffen wäre, ließen sich zum Beispiel Ernteausfälle, die im Normalfall regional begrenzt bleiben, nur sehr schwer ausgleichen“, betont Dr. Schneider.

Publikation:
Schneider L, Smerdon JE, Pretis F, Hartl-Meier C, Esper J: A new archive of large volcanic events over the past millennium derived from reconstructed summer temperatures. Environmental Research Letters 9, DOI: 10.1088/1748-9326/aa7a1b.

Kontakt:
Dr. rer. nat. Lea Schneider, Bereich Klimatologie, Klimadynamik und Klimawandel
Institut für Geographie
Senckenbergstraße 1, 35390 Gießen
Telefon: 0641 99-36223

Weitere Informationen:

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aa7a1b

Caroline Link | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-giessen.de/

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