Vulkankrater in Nicaragua

Vulkanausbrüche können die Ozonschicht schädigen

Die Ozonschicht unserer Atmosphäre schützt die Erde vor UV-Strahlung und spielt damit eine entscheidende Rolle für das Leben. Als in den 1980er Jahren festgestellt wurde, dass industrielle Fluorchlorkohlenwasserstoffe die Ozonschicht schädigen, wurden daher schnell Gegenmaßnahmen ergriffen und tatsächlich erholt sich der Ozongehalt seitdem wieder. Doch nicht nur menschliche Aktivitäten können Ozon zerstören, auch natürliche Ereignisse wie Vulkanausbrüche greifen das Molekül an. Wissenschaftler konnten zeigen, dass große Eruptionen relevante Mengen an ozonschädigenden Gasen freisetzen. Diese Ergebnisse veröffentlichten sie nun in der Fachzeitschrift „Geology“.

„Auch die Natur produziert ozonschädigende Stoffe, zum Beispiel Brom- und Chlorverbindungen. Das sind sogenannte Halogene, die sehr gerne mit anderen Substanzen – speziell Ozon – reagieren“, erklärt Kirstin Krüger vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel. Da solche Verbindungen bei Vulkanausbrüchen freigesetzt werden, untersuchten die Wissenschaftler 14 große Vulkanausbrüche aus den letzten siebzigtausend Jahren, die alle auf dem Gebiet des heutigen Nicaragua stattfanden.

Auf der vertikalen Achse der Grafik ist die Höhe der Tropossphäre, Stratosphäre und Mesosphäre gezeigt. Vulkanausbrüche können ihre Gase sowie Ruß und Staub bis in die Stratosphäre schleudern.
Vulkangase in der Stratosphäre

„Tatsächlich haben wir herausgefunden, dass große Vulkanausbrüche erheblichen Einfluss auf die Ozonschicht gehabt haben können“, sagt Steffen Kutterolf, Vulkanologe am GEOMAR. Um die bei den Eruptionen freigesetzten Gasmengen zu bestimmen, analysierten die Forscher Gaseinschlüsse in Kristallen, die sich bereits vor den Ausbrüchen in den Magmakammern der Vulkane gebildet hatten. Die Ergebnisse verglichen sie mit entgaster Lava, sogenanntem vulkanischen Glas, das sich während der jeweiligen Ausbrüche bildete. Aus dieser Differenz und dem gesamten eruptierten Volumen konnten die Forscher dann die ausgestoßenen Gasmassen abschätzen. Um auch Spurengase wie Brom oder Chlor präzise zu messen, analysierten sie vulkanische Gesteine mithilfe von hochenergetischer Strahlung, die am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY erzeugt wird.

Die Ozonschicht ist eine Anhäufung von Ozon in der Stratosphäre in fünfzehn bis fünfundzwanzig Kilometern Höhe. Die Wissenschaftler gingen bei ihren Berechnungen davon aus, dass etwa zehn Prozent der vulkanischen Gase bis in die Stratosphäre, also höher als fünfzehn Kilometer, geschleudert werden. „Das ist eine eher vorsichtige Annahme. Modellstudien gehen bei großen, explosiven Eruptionen sogar davon aus, dass bis zu fünfundzwanzig Prozent der freigesetzten Gase die Stratosphäre erreichen“, so Krüger. Die Forscher fanden heraus, dass die Brom- und Chlorkonzentrationen nach den 14 untersuchten Eruptionen auf das zwei- bis dreifache des vorindustriellen Wertes anstiegen. „Das könnte zu einem massiven Ozonabbau geführt haben“, betont Krüger.

Sind die Gase erst einmal in die Stratosphäre gelangt, so können sie sich um den gesamten Globus verteilen. Da gewöhnliche Wetterereignisse wie Regen die Stratosphäre nicht beeinflussen, werden die Verbindungen nicht ausgewaschen und haben eine Aufenthaltsdauer von bis zu sechs Jahren. Wie viel Schaden sie der Ozonschicht tatsächlich zugefügt haben, müssen die Wissenschaftler in Zukunft herausfinden. Dann lassen sich möglicherweise auch die Auswirkungen zukünftiger Vulkanausbrüche abschätzen.