Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Starke, aber zeitlich begrenzte Temperaturabkühlungen unter der Lupe

01.09.2015

Grosse Vulkanausbrüche schleudern beträchtliche Mengen an Schwefeldioxid in die Atmosphäre, die sich in Aerosole umwandeln, in der Stratosphäre verteilen, dort einen Teil der Sonneneinstrahlung blockieren und so die Erdoberfläche für einige Jahre abkühlen.

Ein internationales Forscherteam mit Berner Beteiligung hat nun dank der Kombination von Jahrringuntersuchungen an Bäumen und Klimamodellen einen Ansatz entwickelt, mit dem die Abkühlung besser quantifiziert und realitätsnah simuliert werden kann. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift «Nature Geoscience» veröffentlicht.


Sogenannte plinianische Eruption des Vulkans Sarytschew (Russland) am 12. Juni 2009.

NASA

Der Ausbruch des Vulkans Pinatubo im Juni 1991 gilt als einer der gewaltigsten seiner Art im 20. Jahrhundert. Dabei wurden etwa 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre geschleudert, was zu einer globalen Abkühlung von durchschnittlich 0,4 Grad Celsius führte.

Ein internationales Forscherteam um Markus Stoffel von der Universität Bern und der Universität Genf hat solch kurzfristige Episoden starker Abkühlung der Temperaturen nach Vulkanausbrüchen der vergangenen 1500 Jahre gemessen, welche grösser waren als jene des Pinatubo.

Dazu verwendeten die Wissenschaftler zwei Ansätze: die sogenannte Dendroklimatologie, bei der Klimainformationen aus Jahrringen von Bäumen gewonnen werden, sowie numerische Simulationen des Klimas nach Vulkanausbrüchen.

Bisher lieferten die beiden Ansätze teilweise widersprüchliche Ergebnisse, was eine Bezifferung der Auswirkungen grosser Vulkanausbrüche auf das Klima stark erschwerte. Die in Modellen simulierte Abkühlung der Oberflächentemperaturen war zwei bis viermal stärker und dauerhafter als die aus den Jahrringen berechneten Werte.

Diese Unterschiede bewogen so manchen Geophysiker dazu, die Eignung der Jahrringanalyse für die Berechnung der Klimaauswirkungen von Vulkanausbrüchen zu bezweifeln oder die Abbildung von derart extremen Ereignissen in Modellrechnungen in Frage zu stellen.

Zwei Ansätze versöhnen

Nun ist es Forschern der Universitäten Bern und Genf, des Institut de recherche pour le développement (IRD, Paris) und des Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Clermont-Ferrand und Paris) und des französischen Kommissariats für Atomenergie und alternative Energien (CEA) gelungen, die beiden Ansätze zu versöhnen und einen neuen Ansatz zu entwickeln, mit dem sich die Auswirkungen künftiger Vulkanausbrüche auf unsere Gesellschaft präziser einschätzen lassen.

Die Dendrochronologen der interdisziplinären Forschergruppe entwickelten dazu eine neue Rekonstruktion der Sommertemperaturen für die Nordhalbkugel und die vergangenen 1500 Jahre. Dazu analysierten sie die Breite und vor allem die Dichte der Jahrringe von Bäumen, da diese sehr sensibel auf Temperaturveränderungen reagieren.

Dieser Aspekt wurde in der Vergangenheit häufig vernachlässigt. Dank der neuen Rekonstruktion konnten die Wissenschaftler alle grossen Vulkanausbrüche der letzten 1500 Jahre nicht nur nachweisen, sondern auch die hervorgerufene Abkühlung beziffern. Demnach wird im Jahr nach einem gewaltigen Ausbruch eine deutlichere Abkühlung festgestellt, als dies in früheren Jahrringrekonstruktionen beschrieben wurde. Die Abkühlung scheint in der Regel jedoch nicht länger als drei Jahre anzudauern.

Die Klimaphysiker ihrerseits berechneten die Abkühlung mit einem ausgeklügelten Klimamodell. Die beiden grössten Ausbrüche des vergangenen Jahrtausends trugen sich in Indonesien zu und wurden durch die Vulkane Samalas im Jahr 1257 und Tambora im Jahr 1815 verursacht.

Im Modell, das in dieser Arbeit verwendet wurde, kann der Ort des Vulkans, die Jahreszeit des Ausbruchs sowie die Menge an ausgeworfenem Schwefeldioxid berücksichtigt und in einem mikrophysikalischen Modul des Klimamodells integriert werden, so dass der Lebenszyklus vulkanischer Aerosole simuliert wird, von ihrer Entstehung durch die Oxidation von Schwefeldioxid bis hin zu ihrer Ablagerung auf der Erdoberfläche.

«Dieser ungewöhnliche Ansatz erlaubt eine realistische Darstellung der Grösse und damit auch der Verweildauer vulkanischer Aerosole in der Atmosphäre. Dadurch kann direkt das Ausmass und die Dauer der Abkühlung berechnet werden, die durch den Vulkanausbruch hervorgerufen wurde», erklärt Markus Stoffel, Professor an der Universität Bern und der Universität Genf. Die neuen Simulationen zeigen auch, dass der Einfluss von Vulkanausbrüchen in bisherigen Arbeiten teils stark überschätzt wur- den, auch in solchen, die in den letzten Bericht des Weltklimarates (IPCC) mit eingeflossen sind.

Zum ersten Mal bestätigen sich die Ergebnisse von Rekonstruktion und Klimamodellen hinsichtlich des Ausmasses der Temperaturabkühlung und zeigen auch, dass die Ausbrüche des Samalas und Tambora während der Sommer in den Jahren 1258 und 1816 eine Abkühlung zwischen 0.8 und 1.3 Grad Celsius auf der Nordhalbkugel hervorriefen. Die beiden Ansätze kommen auch zum gleichen Ergebnis hinsichtlich der Dauer der Abkühlung, die mit zwei bis drei Jahre berechnet wird. Diese Resultate öffnen den Weg für ein besseres Verständnis der Rolle der Vulkanaktivität hinsichtlich der Entwicklung unseres Klimas, erklärten die Forscher.

Quelle: Universität Genf

Weitere Informationen:

http://www.medienmitteilungen.unibe.ch

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Neues Forschungsspecial zu Meeren, Ozeanen und Gewässern
18.01.2017 | Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

nachricht Wasser - der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?
17.01.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise