Hunga Tonga–Hunga Haʻapai und das Methan der Stratosphäre: Neue Studie zeigt unerwartete Folgen des Jahrhundertausbruchs
Als die kleine Vulkaninsel Hunga Tonga–Hunga Haʻapai am 15. Januar 2022 explodierte, wurde schnell klar, dass dies kein gewöhnlicher Vulkanausbruch war. Die Explosion im Südpazifik erzeugte eine Druckwelle, die mehrfach um den Globus lief, löste Tsunamis aus und schleuderte Material höher in die Atmosphäre als jeder zuvor mit moderner Technik dokumentierte Vulkanausbruch. Nun zeigt eine neue Studie in Nature Communications, dass der Ausbruch dank des enormen Wasserdampfeintrags in die Atmosphäre sogar den chemischen Abbau von Methan in der Stratosphäre messbar beschleunigt hat.
Der Vulkan liegt gut 65 Kilometer nördlich der tongaischen Hauptinsel Tongatapu und war vor dem Ausbruch nur teilweise über dem Meeresspiegel sichtbar. Die kleine Vulkaninsel war temporären Ursprungs und erst wenige Jahre zuvor erstmalig aufgetaucht, weshalb der Vulkan mit dem umständlichen Namen offiziell noch als Unterwasservulkan geführt wurde. Nach mehreren Wochen erhöhter Aktivität (Vnet berichtete) kam es zu einer gewaltigen Explosion, bei der sich die Insel selbst zerstörte und eine Caldera entstand. Vermutlich verstärkten mehrere Faktoren die Eruption. In der Fachwelt werden mehrere Möglichkeiten diskutiert, die auch in Kombination aufgetreten sein könnten. Zu den Favoriten zählt das Eindringen großer Mengen Meerwasser in den Magmenkörper und/oder die Injektion frisch aufsteigenden Magmas in einen älteren Magmenkörper. Beide Effekte sind dafür bekannt, starke Explosionen zu verursachen.
Die Dimensionen des Ausbruchs waren außergewöhnlich. Die Eruptionssäule erreichte eine Höhe von 57 bis 58 Kilometern und drang damit fast bis an den Rand des Weltraums vor. Auf jeden Fall war es die höchste jemals beobachtete Eruptionswolke, deren Dimensionen nur aus dem All vollständig zu erfassen waren. Zum Vergleich: Der Ausbruch des Pinatubo 1991, einer der bedeutendsten Vulkanausbrüche der jüngeren Geschichte, erreichte etwa 35 bis 40 Kilometer Höhe. Zudem wurde die kleine Vulkaninsel weitgehend zerstört und verschwand größtenteils wieder unter dem Meer.
Besonders bemerkenswert war jedoch etwas anderes: Tonga schleuderte ungeheure Mengen Wasserdampf in die Stratosphäre. Schätzungen gehen von etwa 140 bis 150 Milliarden Kilogramm Wasser aus – rund zehn Prozent des normalerweise weltweit vorhandenen stratosphärischen Wasserdampfs. Kein anderer moderner Vulkanausbruch hat die Zusammensetzung dieser Atmosphärenschicht derart verändert.
Hier setzt die neue Studie an. Die Forschenden um Dr. Maarten M.J.W. van Herpen untersuchten mithilfe von Satellitendaten, wie sich die chemische Zusammensetzung der Tonga-Wolke entwickelte. Im Fokus der Wissenschaftler stand das starke Treibhausgas Methan, das in der Atmosphäre durch chemische Reaktionen abgebaut wird.
Die Analyse zeigt, dass der enorme Wasserdampfeintrag die Konzentration sogenannter Hydroxylradikale (OH) erhöhte. Diese hochreaktiven Moleküle gelten als „Reinigungsmittel“ der Atmosphäre, weil sie unter anderem Methan oxidieren. Innerhalb der Tonga-Wolke wurde dieser Methanabbau deutlich verstärkt.
Normalerweise sind Vulkanausbrüche dafür bekannt, Gase wie Schwefeldioxid und in geringerem Umfang auch Methan in die Atmosphäre einzubringen und damit global auf das Klima einzuwirken. Dass derartige Ausbrüche jedoch auch einen reinigenden Effekt auf die Atmosphäre haben können, ist neu.
Erstmals gelang es, den Methanabbau nach einem extremen Vulkanereignis direkt satellitengestützt zu quantifizieren. Bislang waren solche Prozesse vor allem Modellrechnungen vorbehalten.
Das Resultat der Studie mag überraschend sein, doch einen nennenswerten Einfluss auf das globale Klimageschehen hatte die vulkanische „Waschmaschine“ offenbar nicht: Da Wasserdampf selbst ein Treibhausgas ist, kam es in der Stratosphäre zu schwachen Temperaturänderungen, die sich aber nur bedingt in tiefere Luftschichten übertrugen. Falls es dort zu einem kleinen Temperaturanstieg gekommen sein sollte, könnte dieser durch den beschleunigten Methanabbau teilweise kompensiert worden sein. Nach heutigem Forschungsstand blieb der globale Temperatureffekt minimal und lag vermutlich nur im Bereich weniger Hundertstel Grad.
Der Tonga-Ausbruch bleibt dennoch einzigartig: Er war nicht nur eine spektakuläre Naturkatastrophe, sondern auch ein groß angelegtes Atmosphärenexperiment und lieferte Forschenden neue Einblicke in die Chemie der Stratosphäre.
(Quelle: van Herpen, M. M. J. W., De Smedt, I., Meidan, D., Saiz-Lopez, A., Johnson, M. S., Röckmann, T., & de Laat, J. (2026). Satellite quantification of enhanced methane oxidation applied to the stratospheric plume following Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption. Nature Communications, 17, 3746. https://doi.org/10.1038/s41467-026-72191-4)