Mehr Cirrus-Wolken durch Vulkanasche

College Station (USA) - Wie filigrane Federn treiben Cirrus-Wolken durch die eisigen Höhen der Atmosphäre. Bevorzugt bilden sie sich in acht bis 13 Kilometern Höhe. Auch die Kondensstreifen von Flugzeugen zählen zu diesen Wolken aus unzähligen Eisnadeln. Zudem fördern Vulkanausbrüche die Bildung von besonderen Cirrus-Wolken aus relativ großen Eiskristallen. Zu diesem Ergebnis kommen amerikanische Atmosphärenforschende auf der Basis von Satellitenbeobachtungen und Computersimulationen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science Advances“ berichten, liefert ihre Studie tiefere Einblicke in das komplexe Wechselspiel aus Aerosolpartikeln und Wolkenbildung.

Stoßen Vulkane große Aschemengen in die Atmosphäre, schirmen diese zuerst über mehrere Tage die Sonnenstrahlung ab. Doch bis zu zwei Millimeter große Aschepartikel aus Glas- und Gesteinsstaub verbleiben sogar über viele Wochen in der oberen Atmosphäre. Dort wirken sie als Kondensationskeime, an denen sich Wassertröpfchen und schließlich winzige Eiskristalle bilden. Diesen Effekt untersuchte nun eine Arbeitsgruppe um Lin Lin von der Texas A&M University in College Station genauer und werteten dazu Messungen des Calipso-Satellitens aus.

Die Forschenden fokussierten sich auf drei Vulkanausbrüche in den Jahren 2008, 2009 und 2015 – Kasatochi in der Bering-See, Sarytschew auf der Kurilen-Insel Matua im Osten Russlands und der Calbuco im Süden Chiles. Nach allen drei Ausbrüchen analysierte der Erdbeobachtungssatellit Calipso mit Hilfe reflektierter Laserstrahlen Aerosole und Wolkenbildung. Tatsächlich zeigten sich über einen Zeitraum von bis zu sechs Monaten mehr Cirrus-Wolken als in Vergleichszeiträumen ohne Vulkanasche in der Atmosphäre.

Diese Cirrus-Wolken bestanden zudem mit einem bis hunderte Kristallen pro Liter Luft aus relativ wenigen, dafür jedoch ungewöhnlich großen Eiskristallen. Die Ursache dafür sehen die Forschenden in den Aschepartikeln, die schnell das Wachstum von Eiskristallen förderten. Ohne Ascheteilchen dominiert in Cirrus-Wolken dagegen ein homogenes Wachstum von 100 bis 10.000 Eiskristallen pro Liter Luft. Diese Kristalle sind dafür eher kleiner.

Diese Studie zeigt, wie vulkanische Asche die Bildung von Cirrus-Wolken fördert. Damit liefert sich einen weiteren Baustein zum Verständnis des komplexen Wechselspiels zwischen Aerosolen und Wolken. Zudem lässt sich damit auch der Einfluss von Vulkanausbrüchen auf das Erdklima besser erklären. Denn Cirrus-Wolken heizen die Erde – ebenso wie Kondensstreifen – auf. Lassen die hohen und dünnen Cirrus-Wolken kurzwellige Sonnenstrahlung größtenteils hindurch, absorbieren sie die langwellige Wärmestrahlung und geben diese sowohl Richtung Weltraum als auch zur Erdoberfläche ab. Maßnahmen des so genannten Geoengineerings, bei denen Aerosole, also künstliche vulkanische Partikel, in der Atmosphäre verteilt und kühlend wirken sollen, sind laut Lin Liln und ihrem Team mit großer Vorsicht zu bewerten. Zu groß ist das Risiko, dass solche Vorhaben nicht nur die gewünschten Folgen haben könnten.