Als der Unterwasservulkan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai am 15. Januar 40 Meilen (65 Kilometer) nördlich von Tongas Hauptstadt ausbrach, verursachte er einen Tsunami sowie einen Überschallknall, der sich um die ganze Welt ausbreitete – zweimal.
Der Ausbruch schickte eine hohe Wasserdampfwolke in die Stratosphäre, die sich zwischen 8 und 33 Meilen (12 und 53 Kilometer) über der Erdoberfläche befindet. Laut Aufzeichnungen eines NASA-Satelliten reichte das Wasser aus, um 58.000 olympische Schwimmbecken zu füllen.
Die Detektion erfolgte durch das Microwave Limb Sounder-Instrument auf dem Aura-Satelliten der NASA. Der Satellit misst Wasserdampf, Ozon und andere atmosphärische Gase. Nach dem Ausbruch waren die Wissenschaftler von den Wasserdampfmesswerten überrascht.
Sie schätzen, dass die Eruption 146 Teragramm Wasser in die Stratosphäre beförderte. Ein Teragramm entspricht einer Billion Gramm, und in diesem Fall entsprach es 10 % des bereits in der Stratosphäre vorhandenen Wassers.
Das ist fast die vierfache Menge an Wasserdampf, die nach dem Ausbruch des Pinatubo 1991 auf den Philippinen in die Stratosphäre gelangte.
„So etwas haben wir noch nie gesehen“, sagte Studienautor Luis Millán, Atmosphärenwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, in einer Erklärung. “Wir mussten alle Messungen in der Wolke sorgfältig untersuchen, um sicherzustellen, dass sie vertrauenswürdig sind.”
Die Erde im Auge behalten
Das Microwave Limb Sounder-Instrument kann natürliche Signale von Mikrowellen aus der Erdatmosphäre messen und sie sogar durch dicke Aschewolken hindurch erkennen.
„MLS war das einzige Instrument mit ausreichender Abdeckung, um die Wasserdampffahne zu erfassen, während es geschah, und das einzige, das nicht von der Asche betroffen war, die der Vulkan freisetzte“, sagte Millán.
Der Aura-Satellit wurde 2004 gestartet und hat seitdem nur zwei Vulkanausbrüche gemessen, die so hoch in die Atmosphäre erheblichen Wasserdampf freigesetzt haben. Aber der Wasserdampf des Kasatochi-Ereignisses 2008 in Alaska und des Calbuco-Ausbruchs 2015 in Chile löste sich ziemlich schnell auf.
Die Tonga-Eruption war anders, weil der Wasserdampf, den sie in die Atmosphäre schickte, Wärme einfangen kann, was zu wärmeren Oberflächentemperaturen führen könnte. Der überschüssige Wasserdampf könnte laut den Forschern mehrere Jahre in der Stratosphäre verbleiben.
Der zusätzliche Wasserdampf in der Stratosphäre könnte auch zu chemischen Reaktionen führen, die vorübergehend zum Abbau des schützenden Ozons der Erde beitragen.
Anatomie eines Ausbruchs
Glücklicherweise ist zu erwarten, dass der Erwärmungseffekt des Wasserdampfs gering und vorübergehend ist und sich auflöst, wenn der zusätzliche Dampf abnimmt. Die Forscher glauben nicht, dass es ausreichen wird, um die bestehenden Bedingungen durch die Klimakrise zu verschärfen.
Die Forscher glauben, dass der Hauptgrund für die Menge des aufgewirbelten Wasserdampfs in der Tiefe der Caldera des Vulkans von 150 Metern unter der Meeresoberfläche lag.
Wenn es zu tief gewesen wäre, hätte die Tiefe des Ozeans den Ausbruch gedämpft, und wenn es zu flach gewesen wäre, hätte die Menge an Meerwasser, die durch das ausbrechende Magma erhitzt wurde, nicht der Menge entsprochen, die die Stratosphäre erreicht hätte, sagten die Forscher.