Graz. Vulkanwolken lassen sich auf Satellitenbildern nur zweidimensional erkennen. Für den Flugverkehr, aber auch die Klimaforschung wäre es allerdings wichtig zu wissen, wie sich die luftigen Gebilde aus Asche und Schwefeldampf in der Höhe ausdehnen. Forscher der Universität Graz haben mit internationalen Kollegen eine Methode vorgestellt, wie sich die Gebilde indirekt vermessen lassen.

Vulkanausstöße und explosive vulkanische Eruptionen produzieren riesige Wolken aus Ruß- und Ascheteilchen oder aus Wassertröpfchen, die Schwefelsäure enthalten. Sie können sich von der untersten Schicht der Erdatmosphäre bis zur oberen Grenze der Wetterschicht in rund 15 Kilometern Höhe und darüber hinaus bewegen. Die vulkanischen Wolken mit ihren Partikeln können zur Gefahr für die Gesundheit werden, sie sind eine Herausforderung für die Luftfahrt und können über Wochen und Jahre auch kurzfristige Auswirkungen auf das Klima haben.

Die Kenntnis der genauen Höhenentwicklung und -ausdehnung dieser "Ausdunstungen" eines Vulkans wäre wichtig, um Informationen über aschefreie Höhenregionen für den Luftverkehr und über eine mögliche Überschreitung und Ausbreitung von Schwefeldioxid bis in die Stratosphäre zu liefern.

Klimatrends beschreiben

Hier haben Grazer Forscher vom Center für Klima und Globalen Wandel rund um Institutsleiter Gottfried Kirchengast und Kollegen aus Belgien, Italien und den USA nun eine Lösung gefunden. Gemeinsam entwickelten sie eine Methode zur dreidimensionalen Charakterisierung der Vulkanwolken und stellten sie jüngst im Fachmagazin "Advances in Space Research" vor.

"Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass sich aus Radio-Okkultations-Daten - die Temperaturanomalien in der Atmosphäre sichtbar machen - die Höhe und die thermische Wirkung der vulkanischen Wolken ermitteln lassen", schilderte Andrea Steiner vom Grazer Wegener Center. Das Prinzip der Radio-Okkultation lässt sich einfach erklären, ist in Wirklichkeit jedoch ein hochkomplexer Vorgang: So wie Licht beim Übergang vom optisch dünneren zum optisch dichteren Medium gebrochen wird, wird auch ein Radiosignal bei der Durchquerung der Atmosphäre verändert. Der Effekt - die Phasenverschiebung der Radiosignale - ist messbar und kann Auskunft über die Beschaffenheit der Atmosphäre geben.

"Wenn wir die Temperaturwirkung vulkanischer Wolken in der Atmosphäre besser verstehen und ihre zeitliche Entwicklung und Ausformung genauer beobachten, können wir auch natürliche Klimaschwankungen gemeinsam mit menschgemachten Klimatrends zuverlässiger beschreiben", betont Kirchengast.