Das Völkerschlacht-Wetter 1813

Napoleons Russlandfeldzug 1812

Schnee im Libanon

Der extreme Januar 1709

Der miserable Sommer 1980

© Wolfgang Rammacher, 2004/2010
    E-Mail: wrammacher@gmx.de

Vulkaneruptionen und Klimaschwankungen

Wie wir im letzten Kapitel gesehen haben, gibt es neben 1816 noch eine ganze Reihe weiterer Jahre mit global sehr kühlen Sommern. Kann man auch diese mit Vulkanausbrüchen in Verbindung bringen? Am drängendsten stellt sich diese Frage natürlich beim Sieger der Baumringreihe, also für das Jahr 1601. Mit einer Sommer - Temperatur - Anomalie von –0,81 K weist dieses Jahr 0,3 K mehr Anomalie auf als das zweitplatzierte, 1816. Das ist gewaltig, wenn man bedenkt, daß der zweite und der 30. Platz in dieser Baumringliste nur durch 0,25 K Anomaliedifferenz getrennt sind! 1601 liegt aber mal gerade 400 Jahre zurück - ein heftiger Vulkanausbruch zu dieser Zeit sollte sowohl in den geologischen Spuren wie auch in den mündlichen bzw. schriftlichen Überlieferungen (Zeitzeugen, vielleicht sogar Augenzeugen?) feststellbar sein.

Tatsächlich gibt es einen geeigneten Kandidaten aus jener Zeit: im Jahre 1600 ereignete sich der Ausbruch des Huaynaputina, eines Anden-Vulkans im Süden Perus, etwa 100 km westlich des Titicacasees gelegen. Heutzutage ist dieser Vulkan 4500 m hoch und besitzt drei Krater, die sich bei der Eruption von 1600 bildeten . Der Ausbruch begann am 19. Februar und zog sich bis Mitte März hin. Ein Gebiet von etwa 4900 km² rund um den Vulkan wurde weitestgehend zerstört, und noch in 200 - 500 km Entfernung fand spürbarer Aschenfall statt [3], [17]. Der Materialausstoß wird auf mindestens 19 km³ geschätzt [3]. Damit bleibt er allerdings weit hinter dem Auswurf des Tambora-Ausbruchs oder der Krakatau-Eruption zurück (siehe Kapitel 1) - aber diese Angaben sind ja Mindestmengen, der tatsächliche Auswurf könnte weit größer gewesen sein. Wesentlicher für die Klimawirksamkeit eines Ausbruchs als der schiere Massenauswurf ist aber die in die Stratosphäre geblasene Sulfatmenge (siehe wiederum erstes Kapitel). Bisher konnte der Huaynaputina auf diesem Gebiet nichts besonderes bieten, jedenfalls tritt seine in den grönländischen Eisbohrkernen gemessene Sulfatmenge nicht prominent in Erscheinung - siehe dazu Bild 33 weiter unten. Neuere Abschätzungen unter Einbeziehung von Eiskerndaten auch aus der Antarktis und genauerer Datierungen der grönländischen Messungen korrigieren aber die Sulfatmenge nach oben: im globalen Mittel nimmt man deshalb eine Menge von etwa 70 Millionen Tonnen in die Stratosphäre befördertes Sulfat als realistisch an [3] - genügend, um klimawirksam zu sein, aber weniger als die Hälfte der 200 Millionen Tonnen des Tambora-Ausbruchs.

In der Multi-Proxy-Graphik (siehe Bild 27, voriges Kapitel) belegt 1601 zumindest für die Nordhalbkugel auch Platz 1 der kältesten Sommer der letzten 1000 Jahre, und ebenso in der Baumringstatistik (letzten 600 Jahre), dort mit großem Abstand vor 1816. Oder anders ausgedrückt: der Tambora-Ausbruch war - insgesamt und auch was klimarelevante Gase betrifft - deutlich stärker als der Huaynaputina-Ausbruch, aber letzterer bewirkte dafür eine markant stärkere globale Abkühlung, jedenfalls wenn man den Proxy-Daten folgt. Was sagen aber nun menschliche Quellen zu dem Jahr 1601? Laut Glaser [18] waren sowohl 1600 als auch 1601 in Mitteleuropa kalte, frost- und schneereiche Jahre, wobei 1601 noch schlechter als 1600 ausfiel: so „wurde der Sommer trocken und kalt, so kalt, dass schließlich das Sommergetreide erfror und eine schlechte Ernte eingeholt wurde. . . In der Summation war 1601 erneut ein durch und durch kaltes und schneereiches Jahr“.


Bei Pfister werden für die Schweiz allein vier Monate des Jahres 1601 als „sehr kalt“ aufgelistet (1600 zwei und 1602 nur ein Monat; 1816 kommt ebenfalls auf vier „sehr kalte“ Monate). Vor allem der April 1601 fiel in der Schweiz negativ auf: zuerst war es ungewöhnlich warm, dann aber brach bis Monatsende eine Kältewelle ein - Pfister schließt auf eine negative Temperaturabweichung von 5-6 K. Lamb [19] und Rudloff hingegen erwähnen 1600/1601 nicht gesondert - und das liegt darin begründet, daß 1601 sicherlich ziemlich kalt war, was aber zu jener Zeit nichts besonderes darstellte, liegt um 1600 herum doch der Höhepunkt der „Kleinen Eiszeit“, der weltweit kältesten Witterungsphase der (mindestens) letzten 1000 Jahre. Vor diesem Hintergrund könnte man auch verstehen, warum der im Vergleich zum Tambora-Ausbruch deutlich schwächere des Huaynaputina doch noch massivere Abkühlung bewirken konnte: er fand in einer schon ohne Vulkanausbrüche global kalten Periode statt und könnte daher mit weniger „Aufwand“ als später der Tambora „mehr“ erreicht haben.

Allerdings taucht in diesem Zusammenhang die Frage auf, ob nicht vielleicht eine über Jahrzehnte hinweg stark erhöhte Vulkantätigkeit die „Kleine Eiszeit“ (mit)verursachte (und die zu jener Zeit nachweislich geringe Sonnenaktivität daher eher von minderer Bedeutung war). Auch für die Serie schlechter, kalter Sommer zwischen 1808 und 1818 kämen neben dem Tambora noch andere in jenen Jahren sich ereignende Vulkanausbrüche in Frage, so vor allem ein Ausbruch im Jahre 1809, nachweisbar in den Eisbohrkernen, aber bisher geographisch noch nicht identifiziert (ein sog. „unbekannter“ Ausbruch). Die nebenstehende Graphik zeigt für jene Jahre um 1815 die Sulfat-Meßergebnisse eines Eisbohrkerns aus Zentralgrönland (11); neben der 1816er-Spitze ist eine zweite gut ausgeprägte Häufung kurz vor 1810 zu erkennen. Die Sulfatmenge dieses Ausbruchs beläuft sich im Mittel aller Bohrkerne auf etwa 30 - 40% der Menge des Tambora-Ausbruchs [7]. Wenn man sich nun aber die Liste bekannter starker Ausbrüche der letzten Jahrhunderte ansieht, dazu noch die aus Eisbohrkernen gewonnen Daten, die eine ganze Reihe solcher bisher „unbekannter“ Ausbrüche enthalten, dann scheint es leicht möglich, so ziemlich jede globale Temperaturanomalie der letzten 1000 Jahre der Vulkantätigkeit in die Schuhe zu schieben - vor allem, wenn man den Daten eine gewisse zeitliche Unschärfe zubilligt. Die Gefahr der Überinterpretation ist hier groß. Umgekehrt aber, wenn dies wirklich der Fall wäre, ist die von mir im dritten Kapitel angewandte Methode, Temperaturanomalien bestimmter Jahre nur aus den 30-Jahres-Mittelwerten eben des gerade interessierenden Zeitraums zu berechnen, fragwürdig. Denn die Begründung war ja, dass man durch Vulkanausbrüche verursachte Temperaturabweichungen nur in Relation zu der in diesen Jahrzehnten herrschenden Temperatur-Grundtendenz sehen kann. Wenn nun aber dieser ganze Zeitraum temperaturmäßig durch Vulkanausbrüche geprägt ist, fällt die durch einen einzelnen Ausbruch bewirkte Temperaturanomalie nicht mehr sonderlich aus dem Rahmen. Im Falle Tambora/1816 zeigen die Meßreihen der europäischen Stationen nur teilweise ausgeprägte negative Anomalien für 1816 , teilweise aber auch Anomalien ähnlich oder nur wenig größer als die anderer Sommer dieses Zeitraums (siehe Kapitel 3). Die Frage, welche der beiden Deutungen zutrifft, bleibt damit vorerst ungeklärt. Eine dritte Möglichkeit wäre, dass eine Serie starker Vulkanausbrüche das globale Klima insgesamt auf eine kühlere Schiene schiebt, ohne dass unbedingt jeder dieser Einzelausbrüche selbst prominent durch eine große Abkühlung in Erscheinung tritt - und dies ist übrigens auch eine der (vielen) Erklärungen für das Entstehen der „Kleinen Eiszeit“ im späten Mittelalter.

Aber wie sehen nun die Messungen der Sulfatkonzentration in Eisbohrkernen für die letzten Jahrtausende aus? Die folgende Abbildung (Bild 32) zeigt die aus einem der grönländischen Bohrkerne gewonnenen Ergebnisse:


Man kann nun diese Daten vergleichen mit den kühlen Jahren/Sommern, wie sie aus der Baumring-Tabelle und dem Multi-Proxy-Diagramm (siehe voriges Kapitel) folgen. Ganz einfach ist dies aber nicht, vor allem wegen der zeitlichen Unschärfe der Bohrkerndaten und der zeitlichen Verzögerung zwischen Vulkanausbruch und dem daraus entstehenden Sulfateinschluß in das Eis. Der schon diskutierte Huaynaputina-Ausbruch ist ein Beispiel dafür. Desweiteren zeigt dieses Diagramm auch schön, daß nicht nur die ausgestoßene Sulfatmenge darüber entscheidet, wie klimawirksam ein Ausbruch ist, sondern auch die geographische Lage des Vulkans (siehe erstes Kapitel): so lieferte z.B. die Laki-Eruption auf Island [20] noch größere Sulfatmengen als der Tambora, aber die Jahre 1784/85 fallen –global gesehen - nicht als sonderlich extrem auf. (Lokal sieht das etwas anders aus, erinnert sei hier vor allem an den in ganz Europa extrem kalten März 1785, der vielleicht durch den relativ nahe gelegenen Laki-Ausbruch (mit)verursacht wurde –aber sicher ist dies keineswegs.) Denn weit nördlich oder südlich erfolgende Ausbrüche zeigen wegen der dann fehlenden globalen Verteilung der Asche und Sulfate vergleichsweise geringe Klimawirkung. Für den Katmai-Ausbruch in Alaska, eine der größten Eruptionen der letzten 200 Jahre, gilt dasselbe. Und je näher ein Ausbruchsort der Bohrstelle liegt, umso höher natürlich auch das dort dann abgelagerte Material.

Die „prominenten“ kalten Jahre wie 1816, 1601 und 1453 lassen sich jedenfalls recht gut den Ausbrüchen des Tambora, Huaynaputina und (vermutlich) Kuwae zuordnen, allesamt Vulkane, die zwischen 20° südlicher und nördlicher Breite liegen. Spannend wird es nun aber bei den Jahren mit hohen Sulfatkonzentrationen, denen man bisher keinen Vulkanausbruch zuordnen konnte. Vor allem das Jahr 1257 sticht hier ins Auge: der mit Abstand höchste Sulfatgehalt der letzten 2000 Jahre, aber der Verursacher ist unbekannt. Aus dem gemessenen Sulfatgehalt läßt sich durch Vergleich mit bekannten Ausbrüchen ein Gesamt-Massenauswurf von ca. 600 - 2400 km³ abschätzen [6], also das 4 - 16fache des Tambora-Ausbruchs! Der zugehörige Krater müßte dann einen Durchmesser zwischen 10 und 30 km besessen haben (die Tambora-Caldera von 1816 besaß rund 6 km Durchmesser). Auch nach 800 Jahren sollte ein Krater dieser Größenordnung noch auffindbar sein - das dies aber noch nicht geschehen ist, spricht für eine auch heute noch recht entlegene Region; geeignete Kandidaten nach [6] wären die entlegeneren Inseln von Indonesien, Melanesien, Polynesien und Mikronesien oder aber gar eine submarine Eruption.

Jedenfalls tritt das der mysteriösen Eruption folgende Jahr 1258 sowohl auf der Süd- wie der Nordhalbkugel in den Proxydaten als ein Jahr mit ziemlich kaltem Sommer auf (siehe Bild 26), wobei es auf der Nordhalbkugel Platz 7 in der Rangfolge kalter Sommer belegt, auf der Südhalbkugel aber Platz 3. Auch der Sommer des Folgejahres zählt noch zu den recht kalten (Platz 29 bzw. 34). Problematisch wird es aber wieder, wenn man die schriftlichen Überlieferungen jener Jahre betrachtet; einerseits gibt es Hinweise auf ungewöhnliche Wettermuster über Europa 1258 –1259 [1], während Glaser [18] schreibt:

„Es überwogen nun wieder die verregneten und kühlen Sommer, wie z.B. im Jahr 1252. Im Sommer 1253 herrschten 'ungestüme Winde', die Schäden [...] anrichteten, und 1255 war die kalte und nasse Witterung dafür verantwortlich, dass es einen sauren Wein gab. Ebenfalls zu niederschlagsreich war der Sommer 1256. [...] In fast all diesen Jahren konnten nur schlechte Ernten eingebracht werden. Gegen Ende des Jahrzehnts besserten sich die Sommerverhältnisse wieder. 1257 zählt zu diesen warmen Vertretern und nach vielen Quellenangaben [...] war 1259 ausgesprochen heiß und trocken, wobei es von März bis August keinen nennenswerten Niederschlag gab.“

Dies alles für Mitteleuropa. Diese Quellen vermitteln geradezu das gegenteilige Bild der Proxydaten: eine Serie kühler, nasser Sommer fand just um 1257/8 herum ihr Ende und wich deutlich trockeneren und warmen Sommern! War Mitteleuropa in diesen Jahren eine lokale Wärmeinsel in einer ansonsten überwiegend zu kalten Welt? Oder aber ist der Zusammenhang zwischen Sulfatablagerungen / Baumringdaten und Temperaturen doch nicht (immer) eindeutig? Vielleicht sind aber auch nur die historischen Überlieferungen unvollständig oder gar falsch? Keine dieser drei Möglichkeiten kann man ausschließen, so daß man wie so oft nur feststellen kann: weitere Forschung ist hier vonnöten.

Nachfolgende Grafik vergleicht die aus Baumringmessungen gewonnenen Temperaturanomalien des Sommerhalbjahrs (April - September) der letzten 600 Jahre mit den Sulfatkonzentrationen, ermittelt aus einer grönländischen Eisbohrung (GRISP2), und kombiniert somit die Baumringtabelle aus dem vorhergehenden Kapitel mit Bild 32 (nur jetzt in besserer zeitlicher Auflösung):


Die wichtigsten dieser Ausbrüche wurden weiter oben ja schon diskutiert, mit Ausnahme des Katmai-Ausbruchs von 1912 und des Santa Maria-Ausbruchs von 1902. Die Katmai-Eruption war, was die Sulfatemission anbelangt, von ähnlicher Stärke wie der Pinatubu-Ausbruch (rund 30 Millionen Tonnen). Der Katmai liegt aber in Alaska, was somit wegen der ziemlich nördlichen Breite eine eher geringe Klimawirksamkeit vermuten ließe. Nun zeigt das Bild aber einen ziemlich kalten Sommer 1912, in der Rangfolge der kältesten Sommer gemäß der Baumringtabelle immerhin Platz 7. Wenn aber die Baumringdatierung „1912“ wirklich stimmt, kann der Katmai kaum dafür verantwortlich gewesen sein, denn sein Ausbruch fand im Juni 1912 statt (12), höchst wahrscheinlich zu spät im Jahr, um global noch den Sommer 1912 spürbar zu beeinflussen.

Den umgekehrten Fall stellt der Ausbruch des Santa Maria von 1902 dar; dieser Vulkan liegt in Guatemala auf 14,8° nördl. Breite, also „ideal“ platziert für Klimawirksamkeit. Die ausgestoßene Sulfatmenge wird auf etwa 33 Millionen Tonnen geschätzt (wobei hierzu auch die im gleichen Jahr stattfindenden großen Ausbrüche des Mont Pelee und des Soufriere - beide in der Karibik, Kleine Antillen - beigetragen haben mögen), aber trotz der hohen vulkanischen Aktivität dieses Jahres verzeichnen die Baumringdaten für 1902/03 keine Temperaturanomalie [7]. Interessanterweise sprechen aber zumindest für Europa die instrumentellen Daten eine andere Sprache. Den Tabellen in Kapitel 2 und dem Anhang kann man entnehmen, dass der Sommer 1902 in der Spitzengruppe der kältesten europäischen Sommer der letzten 200 Jahre zu finden ist, und nach [8] ist er sogar der kälteste der letzten 500 Jahre gewesen! Allerdings ist der Ausbruch zumindest des Santa Maria daran völlig unschuldig, denn dieser fand im Oktober 1902 statt, kann also den vorangehenden Sommer definitiv nicht beeinflusst haben! Die Ausbrüche des Mont Pelee und des Soufriere (St. Vincent) hingegen fanden praktisch gleichzeitig im Mai 1902 statt - zumindest theoretisch wäre somit noch ein Einfluß auf das globale Sommerwetter möglich gewesen, aber diese beiden Ausbrüche waren doch deutlich schwächer als der nachfolgende des Santa Maria. Bemerkenswert ist nun aber, dass das nachfolgende Jahr 1903 eben nicht durch einen global zu kalten Sommer auffiel.

Unschwer kann man in obiger Grafik noch weitere Fälle erkennen, wo Sulfatkonzentration und Temperaturanomalie nicht recht zusammenpassen wollen. Das Beispiel 1902 zeigt aber schon hinreichend, wo das größte Problem liegt: schon ein Datierungsfehler von nur einem Jahr (egal ob bei den Bohrkernen oder den Baumringen) kann es unmöglich machen, einen Vulkanausbruch noch ursächlich mit einem kalten Jahr in Zusammenhang zu bringen - und eine zeitliche Unschärfe von einem Jahr ist, jedenfalls bei den Eisbohrkernen, das Minimum [6]. Kommt dann noch ein kaltes (Sommerhalb)Jahr hinzu (wie 1902), das zufällig zeitlich nahe einem großen Ausbruch liegt, sind Irrtümern Tür und Tor geöffnet. Man stelle sich vor, in 500 Jahren würde man diese Untersuchungen machen und stieße dabei auf 1902: großer Ausbruch des Santa Maria, verbreitet sehr kalte Sommer, alles klar! Eben nicht, aber im Abstand von Jahrhunderten kann man (falls keine menschlichen Überlieferungen vorliegen) nicht mehr erkennen, ob ein Ausbruch im Frühjahr oder aber erst im Spätherbst eines Jahres stattfand.


Um Mißverständnissen vorzubeugen: ich will hier keineswegs den Zusammenhang Vulkanismus - Klima in Abrede stellen! Problemfälle wie die hier zuletzt diskutierten finden sich selbst in den besten und solidesten Theorien. Sie zeigen aber, dass man sich vor Überinterpretationen hüten muß (wie z.B. „jeder global kalte Sommer wurde durch Vulkanismus verursacht“) und wie schwierig es oft ist, Klimaanomalien einem „beweisfesten“ Verursacher zuzuordnen. Selbst der Paradefall „1816-Tambora“ ist nicht frei von solchen Problemen, wie ich (hoffentlich) mit diesem Artikel zeigen konnte. Vor allem bleibt zu klären, warum die Klimawirksamkeit eines Vulkanausbruchs nicht unbedingt von seiner (Sulfat)Stärke abhängt - ansonsten hätte z.B. der gewaltige Ausbruch von 1257 schon fast im Alleingang eine kleine Eiszeit bewirken können oder umgekehrt, der eher „kleine“ Ausbruch des Huaynaputina nicht zur größten globalen Sommerabkühlung der letzten 600 Jahre führen können. Ob tatsächlich die Abfolge mehrerer (mäßig) starker Vulkanausbrüche innerhalb weniger Jahre das globale Klima in einen anderen Zustand schieben kann (und so vielleicht die „Kleine Eiszeit“ oder die Serie sehr kühler Sommer um 1815 herum ausgelöst wurde)? Eine interessante Theorie, vorerst aber noch sehr spekulativ - und damit natürlich ein dankbares Feld für weitere Forschungen!

Brisant und spannend ist dieser ganze Themenkomplex allemal - denn jederzeit, vielleicht schon morgen, könnte sich ein neuer, schwerer Ausbruch der Tambora-Klasse ereignen (14), und im nächsten Sommer würden wir dann hier in Deutschland nicht über neue Hitzerekorde jenseits der 40° reden (wie zuletzt 2003), sondern über Schneefälle bis ins Flachland hinunter im Juni ...



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Zu den Anmerkungen und Literaturangaben

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© Wolfgang Rammacher, 2004/2010
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