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Schwefelueberschuss bei Vulkanausbruechen

14.06.1999 - (idw) Universität Bayreuth

Forscher des Bayerischen Geoinstituts erfolgreich
Das Rätsel des Schwefelüberschusses
bei Vulkanausbrüchen gelöst
In Wasserdampf angereichertes Schwefel wird explosionsartig in Stratosphäre geschleudert

Bayreuth (UBT). Um den Einfluß von vulkanischen Eruptionen auf das Klima in der Gegenwart und in der geologischen Vergangenheit zu verstehen, ist es außerordentlich wichtig, mehr über die Freisetzung von Schwefel aus Vulkanen zu wissen. Die Arbeitsgruppe des Bayreuther Geowissenschaftlers Privatdaozent Dr. Hans Keppler hat jetzt experimentell das Rätsel des bei Vulkaneruptionen auftretenden Schwefelüberschusses gelöst, was er in einem Beitrag für die gerade erschienene Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazin "Science" (Science 284: 1652 - 1654) beschreibt.

Explosive Vulkaneruptionen können das Klima auf der Erde nachhaltig beeinflussen. Die Eruption von Tambora (Indonesien) im Jahr 1815 ist sehr wahrscheinlich verantwortlich für das "Jahr ohne Sommer" 1816 mit verheerenden Frostperioden in der nördlichen Hemisphäre. Die gigantische Eruption von Toba (Sumatra) vor 73 000 Jahren fällt zusammen mit dem Beginn der letzten Vereisung.
Früher wurden die klimatischen Auswirkungen von Vulkanen auf Aschenwolken in der Stratosphäre zurückgeführt. Die Verweilzeit von Aschen in der Stratosphäre ist allerdings relativ kurz. Es ist daher mittlerweile gesichert, daß nicht vulkanische Aschen, sondern die Injektion von Schwefeldioxid in die Stratosphäre bei einer vulkanischen Eruption zur globalen Abkühlung führt. Schwefeldioxid wird in der Stratosphäre zu Sulfat aufoxidiert; die sich bildenden Sulfat-Aerosole sind extrem stabil und können monate- oder jahrelang in der Stratosphäre bleiben, wo sie zu einer erhöhten Reflektion von Sonnenstrahlung führen.
Diese Vorgänge konnten bei einigen jüngeren Vulkaneruptionen von Satelliten aus untersucht werden. Bei der Eruption von Mount Pinatubo (Phillipinen) im September 1991 wurden beispielsweise 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre injiziert. Pinatubo führte zu einer globalen Abkühlung von 0.5 °C, die einen Teil der industriell bedingten Aufheizung der Atmosphäre durch Treibhausgase wie CO2 für einige Jahre kompensieren wird.

Bei fast allen größeren Vulkaneruptionen in der jüngeren Vergangenheit wurde festgestellt, daß die freigesetzte Menge an Schwefel viel größer ist als der gesamte Schwefelgehalt, der ursprünglich in der ausgeworfenen Lava enthalten war. Die Gründe für diesen "Schwefelüberschuß" waren lange Zeit mysteriös. Dieses Problem konnte nun durch Experimente am Bayerischen Geoinstitut gelöst werden.

Hierzu wurden die Verhältnisse in der Magmenkammer in mehreren Kilometern Tiefe unterhalb eines Vulkans im Labor simuliert. Diese Magmenkammern haben in der Natur oft Dimensionen von mehreren Kubikkilometern; sie enthalten weitaus mehr Lava als bei einer Eruption normalerweise an die Erdoberfläche transportiert wird. Es konnte im Experiment gezeigt werden, daß diese Magmenkammern vor der Eruption oft kleine Anteile von hochverdichtetem Wasserdampf enthalten. In diesem Wasserdampf wird Schwefel bei hoher Temperatur und Druck extrem stark angereichert, so daß riesige Mengen von Schwefel in der Dampfphase konzentriert werden können. Bei der Eruption wird dann diese Gasphase explosionsartig freigesetzt, wodurch gigantische Mengen von Schwefeldioxid in die Stratosphäre injiziert werden.

Weitere Informationen bei:
Privatdozent Dr. Hans Keppler
Tel. 0921/55-3744
e-mail: hans.keppler@uni-bayreuth.de
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