Lineare Klimareaktion auf idealisierte tropische Vulkanausbrüche

Große explosive Vulkanausbrüche, können das Klima für mehrere Jahre beeinflussen. Während die Auswirkungen großer Vulkanausbrüche auf das Klima der Erde recht gut bekannt sind, sind ihre regionalen Auswirkungen auf verschiedenen Zeitskalen noch nicht klar definiert, ebenso wie die Niederschlagsänderungen.

Historische Eruptionen unterscheiden sich in ihrer Stärke, ihrer geographischen Lage und der Jahreszeit des Ausbruchs. Dies macht es schwierig, allgemeingültige Aussagen über vulkanisch verursachte Klimaveränderungen zu treffen, die für Klimaprojektionen wichtig sind. Timmreck und Kolleg*innen untersuchten daher anhand eines idealisierten großen Ensembles von Modellsimulationen von tropischen Eruptionen unterschiedlicher Schwefelemissionsstärken, ob es eine lineare Beziehung zwischen Antrieb und Klimaänderung gibt und bei welcher Eruptionsstärke das Signal aus der Bandbreite der internen Variabilität heraustritt.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass bei idealisierten tropischen Eruptionen die globale und hemisphärische mittlere bodennahe Temperatur und der Niederschlag bei Schwefelemissionen zwischen 10 und 40 Tg S linear abnehmen (Abbildung 1). Eine stratosphärische Emission von 20 Tg S, die in etwa dem Doppelten der höchsten Schätzung des Pinatubo-Ausbruchs von 1991 entspricht, wird als Schwellenwert identifiziert, bei dem das Signal auf globaler und hemisphärischer Ebene statistisch signifikant ist. Die saisonalen und Ensemble gemittelten Muster der bodennahen Temperatur- und Niederschlagsanomalien sind über alle Eruptionsstärken hinweg stark korreliert (Abbildung 2). Dies gilt insbesondere für größere Emissionsstärken in den Tropen; zudem werden sie stark von der El Niño-Southern Oszillation (ENSO) beeinflusst. Das Hervortreten des vulkanischen Signals aus der internen Variabilität ist häufiger, wenn ENSO-Komposita betrachtet werden anstatt der Mittelwert aller Zustände. Das Hervortreten der Abkühlung erfolgt dabei auf hemisphärischer Ebene, während das Hervortreten der Niederschlagsänderung eher lokal begrenzt ist und sich hauptsächlich auf den tropischen und subtropischen Ozean beschränkt.

Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass es möglich ist, Muster von bodennahen Temperatur- und Niederschlagsanomalien auf der saisonalen Skala vorherzusagen, wenn das vulkanische Antriebsmuster dem äquatorialsymmetrischen Muster des Pinatubo-Ausbruchs von 1991 ähnelt. Dieser vulkanische Fußabdruck könnte somit im Falle eines möglichen zukünftigen Vulkanausbruches dazu beitragen, die Gesellschaft auf die regionalen klimatischen Folgen eines solchen Ereignisses vorzubereiten.