Eruptionen schleudern Brom- und Chlorgase bis in die obere Atmosphäre Heftige Vulkanausbrüche schädigen die Ozonschicht - scinexx | Das Wissensmagazin
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Eruptionen schleudern Brom- und Chlorgase bis in die obere Atmosphäre

Heftige Vulkanausbrüche schädigen die Ozonschicht

Die Apoyo Caldera in Nicaragua war vor 24.500 Jahren Schauplatz eines gewaltigen Vulkanausbruchs, dabei setzte sie Gase frei, die die Ozonschicht zeitweilig deutlich ausdünnten. © S. Kutterolf, GEOMAR

Große Vulkanausbrüche können ozonschädigende Stoffe bis weit in die obere Atmosphäre hineinschleudern. Im Extremfall setzen diese Eruptionen genug Brom- und Chlorgase frei, um die Ozonschicht erheblich auszudünnen. Das berichten Wissenschaftler des GEOMAR | Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel auf einer Konferenz der American Geophysical Union in Selfoss (Island). Sie hatten den Gasausstoß von 14 Ausbrüchen der letzten 70.000 Jahre auf dem Gebiet des heutigen Nicaragua untersucht. Das bei diesen Eruptionen bis in große Höhen geschleuderte Brom- und Chlorgas habe ausgereicht, um den Ozonabbau in der oberen Atmosphäre deutlich zu verstärken, sagen die Forscher.

„Brom und Chlor sind sogenannte Halogene, die sehr leicht mit anderen Substanzen – speziell Ozon – reagieren“, erklärt Kirstin Krüger vom GEOMAR, die die Projektergebnisse auf der Konferenz vorstellt. Gelangten diese Substanzen in die Stratosphäre, förderten sie dort den Abbau des uns vor der UV-Strahlung schützenden Ozons. Da Vulkanausbrüche die Gase teilweise sehr hoch hinausschleudern, könne der von ihnen ausgelöste Ozonabbau große Teile der Erde betreffen, sagen die Forscher. Denn einmal in die Stratosphäre gelangt, werde das Gas dort sehr weit verteilt – sogar bis in die Polarregionen. Zudem können vulkanische Gase bis zu sechs Jahre in der Stratosphäre verweilen.

Genaues Ausmaß des Ozonschadens noch unklar

Noch sei allerdings nicht klar, welches Ausmaß der Ozonabbau durch eine starke Eruption erreichen könne. „Als nächstes muss man herausfinden, wie viel Schaden die vulkanischen Gase in der Vergangenheit der Ozonschicht genau zugefügt haben“, sagt Steffen Kutterolf, Vulkanologe am GEOMAR. Dann könne man daraus ableiten, welche Schäden zukünftige Eruptionen verursachen könnten.

Im Rahmen ihres Projekts stellten die Wissenschaftler aber fest, dass die 14 von ihnen untersuchten Eruptionen nicht nur stark genug waren, um Gase bis auf über 15 Kilometer Höhe zu transportieren. Sie hatten auch das Potenzial, genug Brom und Chlor freizusetzen, um einen starken Einfluss auf die Ozonschicht auszuüben. Die Upper Apoyo Eruption entließ vor 24.500 Jahren beispielsweise 120 Megatonnen Chlor und 600.000 Tonnen Brom in die Stratosphäre, wie die Forscher berichten. Durchschnittlich sei bei den prähistorischen Eruptionen das Zwei- bis Dreifache der Konzentration an Brom und Chlor in die Stratosphäre gelangt, wie im Jahr 2011 insgesamt in dieser Atmosphärenschicht vorhanden war.

Gaseinschlüsse im Lavagestein analysiert

Um die insgesamt bei den Eruptionen freigesetzten Gasmengen zu bestimmen, analysierten die Forscher feinste Glaseinschlüsse in Kristallen, die sich vor den Ausbrüchen in den Magmakammern der Vulkane gebildet hatten. Diese Einschlüsse enthielten winzige Mengen Gase und erlaubten damit einen Rückschluss auch auf den Brom- und Chlorgehalt des Magmas.

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Die Ergebnisse dieser Analysen vergleichen die Wissenschaftler mit denen von Lavagestein, das sich nach den jeweiligen Ausbrüchen gebildet hatte. Die Differenz verriet ihnen, wie viel von den Halogenverbindungen bei der Eruption in die Atmosphäre geschleudert worden waren. Aus vorherigen Modellrechnungen geht hervor, dass im Durchschnitt ein Viertel der insgesamt freigesetzten Gase die Ozonschicht erreichen. Für ihre Studie gingen die Wissenschaftler sogar von einer weit vorsichtigeren Schätzung aus, nach der nur zehn Prozent der Halogene bis in die Stratosphäre gelangen. Und selbst dann ergaben die Berechnungen, dass die Eruptionen ausreichend Gase ausgeschleudert haben mussten, um einen deutlichen Effekt auf die Ozonschicht zu haben.

(GEOMAR | Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung , Kiel, 13.06.2012 – NPO)

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