Früher wurden die klimatischen Auswirkungen von Vulkanen auf Aschenwolken in der Stratosphäre zurückgeführt. Die Verweilzeit von Aschen in der Stratosphäre ist allerdings relativ kurz. Es ist daher mittlerweile gesichert, daß nicht vulkanische Aschen, sondern die Injektion von Schwefeldioxid in die Stratosphäre bei einer vulkanischen Eruption zur globalen Abkühlung führt. Schwefeldioxid wird in der Stratosphäre zu Sulfat aufoxidiert; die sich bildenden Sulfat-Aerosole sind extrem stabil und können monate- oder jahrelang in der Stratosphäre bleiben, wo sie zu einer erhöhten Reflektion von Sonnenstrahlung führen.

Diese Vorgänge konnten bei einigen jüngeren Vulkaneruptionen von Satelliten aus untersucht werden. Bei der Eruption von Mount Pinatubo (Philippinen) im September 1991 wurden beispielsweise 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre injiziert. Pinatubo führte zu einer globalen Abkühlung von 0,5 Grad Celsius, die einen Teil der industriell bedingten Aufheizung der Atmosphäre durch Treibhausgase wie CO₂ für einige Jahre kompensieren wird.

Bei fast allen größeren Vulkaneruptionen in der jüngeren Vergangenheit wurde festgestellt, daß die freigesetzte Menge an Schwefel viel größer ist als der gesamte Schwefelgehalt, der ursprünglich in der ausgeworfenen Lava enthalten war. Die Gründe für diesen "Schwefelüberschuß" waren lange Zeit mysteriös. Die Arbeitsgruppe des Geowissenschaftlers Hans Keppler am Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth hat jetzt experimentell das Rätsel des bei Vulkaneruptionen auftretenden Schwefelüberschusses gelöst (Science vom 4. Juni 1999).

Hierzu wurden die Verhältnisse in der Magmenkammer in mehreren Kilometern Tiefe unterhalb eines Vulkans im Labor simuliert. Diese Magmenkammern haben in der Natur oft Dimensionen von mehreren Kubikkilometern; sie enthalten weitaus mehr Lava, als bei einer Eruption normalerweise an die Erdoberfläche transportiert wird. Es konnte im Experiment gezeigt werden, daß diese Magmenkammern vor der Eruption oft kleine Anteile von hochverdichtetem Wasserdampf enthalten. In diesem Wasserdampf wird Schwefel bei hoher Temperatur und Druck extrem stark angereichert, so daß riesige Mengen von Schwefel in der Dampfphase konzentriert werden können. Bei der Eruption wird dann diese Gasphase explosionsartig freigesetzt, wodurch gigantische Mengen von Schwefeldioxid in die Stratosphäre injiziert werden.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 10.6.1999
  "Die richtige Mischung "
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum Ticker vom 25.11.1998
  "Feuer und Eis"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)