Wie der Hunga-Ausbruch 2022 die Erdatmosphäre veränderte
Am 15. Januar 2022 brach der Vulkan Hunga aus und verursachte die stärksten jemals aufgezeichneten Unterwasserexplosionen. Dies bot Wissenschaftlern eine seltene Gelegenheit, direkt zu beobachten, wie die Atmosphäre auf eine große natürliche Störung reagiert
Ausgehend von einem flachen submarinen Förderschlot unterschied sich diese Eruption grundlegend von jüngeren großen subaerischen Ausbrüchen wie El Chichón (1982) und Mount Pinatubo (1991). Die Wechselwirkung mit Meerwasser verstärkte die Explosivität erheblich, begrenzte jedoch gleichzeitig die Emissionen von Schwefeldioxid, was zu atmosphärischen Auswirkungen führte, wie sie zuvor nicht beobachtet worden waren.
Wissenschaftler:innen von IMKTRO, darunter Julia Bruckert, Simran Chopra und Ali Hoshyaripour, leisteten Beiträge zu einem bedeutenden internationalen Bewertungsbericht [1], der unter der Schirmherrschaft des World Climate Research Programme (WCRP) und von Atmosphere Processes And their Role in Climate (APARC) koordiniert wurde. Die Bewertung vereinte 159 Wissenschaftler:innen aus 21 Ländern und wurde am 18. Dezember 2025 im Rahmen der Jahrestagung der American Geophysical Union (AGU) veröffentlicht. Sie stellt die bislang umfassendste Analyse dar, wie der Hunga-Ausbruch die Atmosphäre verändert hat – von der Hydratation der Stratosphäre über die Aerosolbildung bis hin zur Ozonchemie und Strahlungswirkungen.
Der Ausbruch erzeugte eine gewaltige vulkanische Fahne, deren ‚Overshooting Tops‘ (deutsch Überschießungen) Höhen von bis zu 58 km in der unteren Mesosphäre erreichten. Während der Eintrag von Schwefel in die Stratosphäre vergleichsweise gering war – lediglich etwa ~0,5–1,0 Tg SO₂ erreichten die Stratosphäre –, wurde eine außergewöhnlich große Menge Wasserdampf injiziert. Dadurch erhöhte sich der globale Wasserdampfgehalt der Stratosphäre um etwa 10 % (~150 Tg). Ein Großteil dieses zusätzlichen Wasserdampfs ist noch bis 2025 in der Atmosphäre nachweisbar, was dieses Ereignis im Satellitenzeitalter hinsichtlich Ausmaß, Höhe und Dauer einzigartig macht.
Ein zentraler Beitrag der IMKTRO-Wissenschaftler:innen war die detaillierte Analyse der Aerosolbildung und ihrer mikrophysikalischen Entwicklung. Die ungewöhnlich hohen Wasserdampfkonzentrationen führten zu einer starken Bildung von Hydroxylradikalen (OH) und damit zu einer außergewöhnlich schnellen Umwandlung von SO₂ in Sulfataerosol [2]. Anstatt wie üblich mehrere Wochen zu dauern, erfolgte die Sulfatbildung innerhalb weniger Tage und war nach etwa drei Wochen weitgehend abgeschlossen. Satellitenbeobachtungen zeigen, dass die Fahne – abgesehen von den ersten beiden Tagen – überwiegend aus sphärischen, nicht-absorbierenden Sulfatpartikeln bestand, was mit unabhängigen Abschätzungen der Aerosolmasse aus Fernerkundungs- und In-situ-Messungen übereinstimmt.
Diese rasche chemische Umwandlung führte zu einer schnellen Nukleation und zum Wachstum der Aerosolpartikel. Die ersten Beobachtungen der mikrophysikalischen Eigenschaften von Aerosolen zeigten ein rasches Wachstum der Partikel auf Radien von etwa 0,4 μm innerhalb weniger Wochen – ein Prozess, der nach dem Ausbruch des Mount Pinatubo im Jahr 1991 mehrere Monate dauerte. Mithilfe des ICON-ART Modellierungssystems gelang es den IMKTRO-Forschenden, diese Beobachtungen weitgehend zu simulieren und zu erklären.
Dabei zeigte sich ein rasches Partikelwachstum auf Radien von etwa 0,4 μm innerhalb weniger Wochen – ein Prozess, der nach dem Ausbruch des Mount Pinatubo 1991 mehrere Monate benötigte. Diese vergleichsweise großen Partikel streuten die Sonnenstrahlung besonders effizient und waren für die hohe Aerosoloptische Dicke der Vulkanwolke verantwortlich.
Über die Aerosole hinaus dokumentiert der Bericht weitreichende, jedoch überwiegend temporäre Auswirkungen auf die atmosphärische Zusammensetzung, einschließlich des Ozons. Kurz nach der Eruption wurde in Teilen der tropischen unteren Stratosphäre ein rascher Ozonrückgang von etwa 5 % beobachtet, verursacht durch erhöhten Wasserdampf und heterogene Chemie auf Sulfataerosolen. Der Ausbruch hatte jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf das antarktische oder arktische Ozonloch, und seine Nettoauswirkungen auf das Oberflächenklima waren gering; globale Temperaturänderungen lagen deutlich unterhalb der natürlichen Variabilität.
Diese beispiellose Bewertung ermöglichte es, quantitativ zu erfassen, wie eine extreme submarine Eruption die Atmosphäre verändert – von der Hydratation der Stratosphäre über Aerosole bis hin zur Ozonchemie. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse zu den kurz- und langfristigen Auswirkungen großer Vulkanausbrüche auf das Erdsystem und unterstreichen die Bedeutung der Beobachtung und Analyse extremer geophysikalischer Ereignisse.
[1] APARC, 2025: The Hunga Volcanic Eruption Atmospheric Impacts Report. Yunqian Zhu, Graham Mann, Paul A. Newman, and William Randel (Eds.), APARC Report No. 11, WCRP-10/2025, doi: 10.34734/FZJ-2025-05237, available at www.aparc-climate.org/publications/
[2] Bruckert, J., Chopra, S., Siddans, R., Wedler, C., and Hoshyaripour, G. A.: Aerosol dynamic processes in the Hunga plume in January 2022: does water vapor accelerate aerosol aging?, Atmos. Chem. Phys., 25, 9859–9884, https://doi.org/10.5194/acp-25-9859-2025, 2025.