Klimaänderung durch Vulkanausbrüche?
Die Auswirkungen selbst eines gigantischen Ausbruchs wie des Tambora auf das Weltklima blieben auf wenige Jahre beschränkt. Die Temperaturschwankung, die Ausbrüche solcher Größenordnung bewirkten, übersteigt kaum 1°C. Als Klimaänderung kann man dieses vorübergehende Phänomen also kaum bezeichnen. Die geologische Vergangenheit kennt aber ungleich größere Ausbrüche. Auch die frühe Menschheit war Zeuge solcher Ereignisse.
Am dramatischsten war wohl der Ausbruch des Toba-Vulkans auf Sumatra rund 73.500 Jahre vor unserer Zeit. Die Schätzungen für das Ausbruchsvolumen reichen von 2.000 bis 6.000 km3 — gegenüber 18 km3 bei der berühmten Krakatau-Eruption1883, 50 km3 beim Tambora 1815 und nur 6 km3 beim Pinatubo 1991. Der durch den Toba-Ausbruch entstandene Einbruchskrater — die so genannte Caldera — hat eine Ausdehnung von 100 x 30 km und wird heute von einem See ausgefüllt. Das dabei geförderte Volumen hätte ausgereicht, um ganz Indien mit einer ein Meter hohen Ascheschicht zu bedecken.
Mit Eisbohrkernen kann man die Menge der ausgestoßenen Gase und auch ihre Verweildauer in der Atmosphäre rekonstruieren. Demnach wurden so viele Schwefelgase ausgestoßen, dass sich bis zu 5 Milliarden t. schweflige Aerosole gebildet haben. Zum Vergleich: Beim Tambora-Ausbruch waren es "nur" ca. 150 Millionen t. Mindestens 90% der Sonnenstrahlung wurden dadurch abgeschirmt, der Rückgang der globalen Mitteltemperatur wird auf 5 bis 6 °C — in tropischen Breiten bis zu 15 °C — geschätzt und hat mindestens sechs Jahre angehalten. Ein solcher Temperaturrückgang entspricht Eiszeitbedingungen und wirkte sich mit Sicherheit gravierend auf die damalige Menschheit aus, da er Photosynthese und Nahrungsangebot reduzierte — diese Auswirkungen waren wohl spürbar weit über die unmittelbaren physischen Effekte des Ausbruchs auf Sumatra und umliegende Gebiete hinaus.
Evolutionsforscher haben mit DNS-Analysen herausgefunden, dass die Menschheit um diese Zeit eine kritische Phase durchlief, an deren Ende nur mehr einige tausend Menschen existiert haben sollen. Dass diese Evolutionskrise mit der Toba-Eruption zusammenhängt, ist naheliegend, wenngleich derzeit nicht streng beweisbar.
Drei ähnlich massive Eruptionen haben sich in den letzten 2 Millionen Jahren im Yellowstone-Gebiet in den USA im Abstand von 550.000 bis 800.000 Jahren ereignet. Die heutige Caldera hat einen Durchmesser von 80 km und der Yellowstone-Nationalpark legt Zeugnis ab von der andauernden Aktivität des Gebiets. Doch selbst diese gewaltigen Ereignisse sind noch nicht das Maß dessen, was vulkanische Kräfte zu bewirken vermögen. Die bei weitem größten Auswurfmassen werden bei den — zwar weniger eruptiven, dafür aber riesigen — Deckenergüssen freigesetzt, welche die so genannten Flutbasalte bilden.
Zur Größenordnung: Ihre Eruptionsrate entspricht typischerweise der des gesamten aktuellen Mittelozeanischen Rückensystems mit seinen 70.000 km Länge. Die Volumina betragen mehrere hunderttausend Kubikmeter, die über einen Zeitraum von bis zu einigen Millionen Jahren, aber konzentriert in viel kürzeren Phasen von Wochen bis Jahren gefördert werden. Eine dieser Flutbasaltprovinzen ist Dekkan-Trapp in Indien mit einer Fläche von über 500.000 km2. Er bildete sich vor 65 Millionen Jahren, d.h. an der Wende von der Kreidezeit zum Tertiär, und wird deshalb auch mit dem großen Massensterben (Dinosauriersterben) in Zusammenhang gebracht, das diese Wende markiert.
Hier favorisiert die derzeitige Beweislage allerdings eher die konkurrierende Hypothese eines Meteoritenfalls. Ganz generell sind bei Abstürzen großer Meteoriten oder Kometen ähnliche klimatische Auswirkungen zu erwarten wie bei sehr großen Vulkanausbrüchen. Der Durchmesser des Meteoriten, der den Chixculub-Krater an der Küste von Yucatán aufgerissen hat, wird auf ungefähr 10 km veranschlagt. Entsprechend groß ist die Menge der Trümmer und Staubpartikel, die der Aufprall hoch in die Atmosphäre schleuderte. Im Falle des Kreide-Tertiär-Grenzereignisses ist nicht ganz auszuschließen, dass beide Wirkungsmechanismen, Meteoritenimpakt und Vulkanismus, zum Tragen gekommen sind.
Zusammenfassend ist es nicht von der Hand zu weisen, dass große Vulkanausbrüche oder -ausbruchsperioden das Klimageschehen beeinflusst haben und dies auch weiterhin tun werden. Die Auswirkungen einer erneuten Yellowstone-Eruption wären ohne Zweifel globaler Natur — statistisch gesehen ist die Zeit dafür reif, wenngleich es keinerlei akute Anzeichen dafür gibt, dass ein Ausbruch bevorsteht. Umgekehrt existieren auch Hypothesen, die einen Einfluss des Klimas auf den Vulkanismus formulieren: Danach würde entweder die Belastung der Lithosphäre durch mächtige Eismassen in Eiszeiten oder die Entlastung infolge ihres Abschmelzens in Warmzeiten den Erdmantel destabilisieren und dadurch den Vulkanismus verstärken.