Zusammenhänge von Klima und Vulkanismus erforschen

Explosive Vulkanausbrüche können das Klima über Jahre hinweg beeinflussen – etwa durch Asche und Schwefelpartikel, die in die Atmosphäre gelangen und die Sonneneinstrahlung verringern. Umgekehrt zeigen geologische Aufzeichnungen, dass auch Veränderungen des Klimas die Häufigkeit und Intensität von Eruptionen beeinflussen können. Doch wie eng diese Prozesse tatsächlich zusammenhängen, ist bislang kaum verstanden.

Wie Klima und Vulkanismus zusammenhängen

„Wir wollen herausfinden, ob sich große klimatische Veränderungen – etwa Eiszeiten und Warmphasen – in den Ablagerungen vulkanischer Asche am Meeresboden widerspiegeln“, erklärt Fahrtleiter PD Dr. Steffen Kutterolf, Vulkanologe am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. „Dazu sammeln wir Proben entlang des mittelamerikanischen Vulkanbogens und seiner Verlängerung nach Süd-Mexiko und analysieren, wie sich Häufigkeit, Zusammensetzung und chemische Veränderungen der Vulkanasche über die Zeit entwickelt haben.“

Die Expedition SO316 mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE trägt den Titel „CAVA Tephras“. Dabei steht CAVA für das Untersuchungsgebiet: Der mittelamerikanische Vulkanbogen (Central American Volcanic Arc, kurz CAVA) ist ein rund 1.500 Kilometer langer Vulkangürtel, der von Süd-Guatemala über El Salvador, Nicaragua, Costa Rica bis nach Panama verläuft. Einige Kilometer vor der Küste, unter dem Meeresboden des Pazifiks, taucht die Cocos-Platte unter die Karibische Platte ab – diese Subduktionszone ist verantwortlich für die intensive vulkanische Aktivität in der Region. Der Begriff „Tephras“ steht in der Geologie für vulkanische Auswurfprodukte wie Asche oder Bimsstein.

Der mittelamerikanische Vulkanbogen als Schlüsselregion

Ihre Fahrt führt die Wissenschaftler:innen von Balboa (Panama) nach San Diego (USA). An mehreren Stationen werden sie mithilfe seismischer Messungen und Sedimentkern-Beprobungen die Ablagerungen vulkanischer Asche in den obersten Schichten des Meeresbodens erfassen und über weitere Distanzen verfolgen. Diese Daten bilden die Grundlage für einen künftigen IODP³-Bohrantrag (International Ocean Drilling Programme), mit dem die tieferen Sedimentschichten später systematisch untersucht werden sollen.

Reaktive Silikate und ihre Bedeutung für den Kohlenstoffkreislauf

Neben der Rekonstruktion vulkanischer Aktivität geht es auch um geochemische Fragen: Vulkanische Asche enthält reaktive Silikate – Mineralstoffe, die sich im Kontakt mit Meerwasser chemisch verändern. Dabei werden wichtige Nährstoffe freigesetzt, und es entstehen Prozesse, die den Kohlenstoff- und Silikatkreislauf im Ozean beeinflussen können und damit langfristig auch das Klima. Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung dieser Materialien können zudem Hinweise darauf geben, wie sich Vulkanbögen über Jahrtausende entwickelt haben.

An der Expedition beteiligen sich Forschende aus Deutschland, den USA, Frankreich, China, Costa Rica und Mexiko. Aus Deutschland ist neben dem GEOMAR die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) beteiligt.

Blick in die Vergangenheit – Erkenntnisse für die Zukunft

„Die gewonnenen Daten werden uns helfen, die Wechselwirkungen zwischen geologischen und klimatischen Prozessen besser zu verstehen und die eruptive Geschichte der Region über die letzte halbe Million Jahre nachzuvollziehen“, so Kutterolf. „Langfristig tragen solche Erkenntnisse dazu bei, Risiken durch vulkanische Aktivität besser einschätzen und ihre Wechselwirkungen mit klimatischen Veränderungen präziser modellieren zu können.“

Expedition in Kürze: SO316

Name: CAVA Tephra (Rhythms, Magnitude, and Impacts of Volcanic Ash from Explosive Central American Arc Eruptions: pre-site survey)

Fahrtleitung: PD Dr. Steffen Kutterolf (GEOMAR)

Zeitraum: 21.11.2025 – 26.12.2025

Start und Ende: Balboa (Panama) – San Diego (USA)

Fahrtgebiet: Ostpazifik, nördlicher mittelamerikanischer Vulkanbogen

Förderung:

Das Forschungsschiff SONNE dient der weltweiten, grundlagenorientierten Meeresforschung Deutschlands und der internationalen Zusammenarbeit. Es ist Eigentum der Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).