Der Ausbruch des Hunga Tonga hat mehr als 50 Milliarden Kilogramm Wasser in die Stratosphäre gespült

Vergrößern / Der Ausbruch von Hunga Tonga begann unter Wasser, durchbrach aber dennoch einen Großteil der Atmosphäre.

Im Januar dieses Jahres verursachte ein Unterwasservulkan in Tonga einen gewaltigen Ausbruch, den bisher größten in diesem Jahrhundert. Die Mischung aus heißem Vulkanmaterial und kaltem Ozeanwasser erzeugte eine Explosion, die eine atmosphärische Schockwelle um den Planeten schickte und einen Tsunami auslöste, der lokale Gemeinden verwüstete und bis nach Japan reichte. Der einzige Teil des Kraterrandes, der aus dem Wasser ragte, schrumpfte und trennte sich in zwei Inseln. Eine Materialwolke wurde direkt durch die Stratosphäre und in die Mesosphäre geschleudert, mehr als 50 km über der Erdoberfläche.

Wir haben mehrere vergangene Vulkanausbrüche sorgfältig analysiert und untersucht, wie sie das Klima beeinflussen. Aber alle diese Eruptionen (insbesondere die auf dem Berg Pinatubo) kamen von Vulkanen an Land. Hunga Tonga ist möglicherweise die größte Eruption, die wir jemals unter Wasser dokumentiert haben, und die Eruptionssäule enthielt ungewöhnliche Mengen an Wasserdampf, so viel, dass sie Satellitenbeobachtungen bei einigen Wellenlängen tatsächlich störte. Jetzt haben Forscher Daten von Wetterballons verwendet, um die Wolke zu rekonstruieren und ihren Fortschritt während zweier Runden um die Welt zu verfolgen.

Der Boom trifft auf den Ballon

Sein Vokabularwort für den Tag ist Radiosonde, ein kleines Paket aus Instrumenten und einem Sender, den ein Wetterballon in die Atmosphäre tragen kann. Es gibt Netzwerke von Standorten, an denen Radiosonden als Teil von Wettervorhersagediensten gestartet werden; Die relevantesten für Hunga Tonga sind Fidschi und Ostaustralien. Ein Ballon aus Fidschi war der erste, der Instrumente zur Eruptionssäule brachte, weniger als 24 Stunden nach der Explosion von Hunga Tonga.

Diese Radiosonde sah zunehmende Wasserspiegel, als sie von 19 auf 28 Kilometer Höhe durch die Stratosphäre aufstieg. Der Wasserstand hatte den höchsten Stand erreicht, der jemals an der Spitze dieses Bereichs gemessen wurde, als der Ballon platzte und die Messungen beendeten. Aber bald darauf tauchte die Wolke entlang der Ostküste Australiens auf, die erneut sehr hohe Wasserdampfwerte aufwies. Wieder einmal erreichte das Wasser eine Höhe von 28 km, sank aber in den nächsten 24 Stunden allmählich auf niedrigere Höhen ab.

Überraschend war, wie viele es waren. Verglichen mit normalen Hintergrundwerten von stratosphärischem Wasserdampf registrierten diese Radiosonden selbst zwei Tage nach dem Ausbruch, nachdem die Wolke Zeit hatte, sich auszubreiten, 580-mal mehr Wasser.

Dort war so viel, dass es immer noch auffiel, als die Rauchfahne über Südamerika zog. Die Forscher konnten es insgesamt sechs Wochen lang verfolgen, während es sich ausbreitete, als es zweimal die Erde umkreiste. Anhand einiger dieser Messwerte schätzten die Forscher das Gesamtvolumen der Wasserdampfsäule und verwendeten dann die vorhandenen Wasserstände, um die Gesamtmenge an Wasser zu ermitteln, die durch die Eruption in die Stratosphäre gelangte.

Sie erreichten 50 Milliarden Kilogramm. Und das ist eine niedrige Schätzung, denn wie oben erwähnt, gab es oberhalb der Höhen, in denen einige der Messungen aufhörten, noch Wasser.

nicht wie die anderen

Eruptionen wie der Mount Pinatubo spucken viele reflektierende Schwefeldioxid-Aerosole in die Stratosphäre, die das Sonnenlicht zurück ins All reflektieren. Dies hatte den Effekt, dass die Oberflächentemperaturen unmittelbar nach dem Ausbruch jahrelang abkühlten, obwohl sich das Material allmählich durch die Atmosphäre zurückzog, wodurch die Auswirkungen über mehrere Jahre nachließen. Zumindest unmittelbar danach scheint Hunga Tonga keine ähnliche Wirkung hervorgebracht zu haben.

Stattdessen wirkte der Wasserdampf erwartungsgemäß als Treibhausgas. Dies bedeutete, dass Energie vom unteren Bereich der Eruptionssäule absorbiert wurde, wodurch die oberen Teile um etwa 2 Kelvin kühler blieben.

Die Forscher vermuten, dass die enorme Wassermenge bei der Eruption verhinderte, dass ein Großteil des Schwefeldioxids die Stratosphäre erreichte. Und das Material, das die Höhe erreichte, wurde wahrscheinlich schneller gewaschen. Die Forscher vermuten auch, dass Änderungen in der stratosphärischen Chemie die Menge des dort vorhandenen Ozons beeinflussen könnten, aber das könnte eine längerfristige Überwachung erfordern, um es zu lösen.

Insgesamt scheint es unterm Strich zu sein, dass es wirklich einen großen Unterschied macht, wenn ein Unterwasserausbruch auftritt. Eruptionen wie Hunga Tonga werden im Vergleich zu terrestrischen Eruptionen selten sein, da die Eruption in relativ flachem Wasser stattfinden muss, um Material in die Stratosphäre zu blasen. Aber wenn sie auftreten, scheint alles anders zu sein, von der Atmosphärenchemie bis hin zu den Auswirkungen auf das Klima.

Wissenschaften2022. DOI: 10.1126/science.abq2299 (Über DOIs).

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