Vor eineinhalb Jahren brach der Vulkan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai aus. Seitdem gab es diverse Untersuchungen diesbezüglich. Kürzlich fand ein Forscherteam heraus, dass durch die Eruption dieses Unterwasservulkans enorm blitzintensive Gewitter ausgelöst wurden.

Am 15. Januar 2022 überschlugen sich die Nachrichten als der Unterwasservulkan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ausbrach. Von "Mega-Eruption" und "Rekordausbruch" war in den Medien die Rede. Was reißerisch klang, hat sich nun bestätigt. Kürzlich veröffentlichte ein Forscherteam Analysen zu dem Vulkanausbruch, in denen sich ein Rekord an den nächsten reiht.

Das Forscherteam zog Datensätze von Satelliten und dreier bodengebundener Netzwerke von Radioantennen heran, um die Gewitter, die bei der Eruption des Vulkans ausgelöst wurden, zu untersuchen. Speziell wurde auf die enorme Intensität der Gewitter Wert gelegt, welche sich durch eine sehr hohe Blitzrate äußerte. Bevor wir dazu kommen, zunächst noch ein paar andere Daten, denn der Ausbruch war in vielerlei Hinsicht rekordverdächtig.

Die Haupteruption brachte eine Wolke hervor, dessen überschießender Aufwind (engl.: overshooting top) bis in 58 Kilometern Höhe empor stieß. In dieser Höhe befindet sich bereits die Mesosphäre. Darunter liegen die Stratosphäre (etwa zwischen zwölf und 50 Kilometern) und ganz unten die Troposphäre (null bis rund zwölf Kilometer), in der sich unser Wetter abspielt. In der Regel durchbrechen Wolken von Superzellen, welche die heftigsten Gewitter auf der Erde darstellen, "nur" die Tropopause, die sich zwischen Troposphäre und Stratosphäre in Höhen von rund zwölf Kilometern befindet. Nachdem der Aufwind dieses heftigen Gewitters bis in 58 Kilometer Höhe vorangekommen war, fiel er innerhalb von nur zehn Minuten wieder auf eine Höhe von etwa 30 Kilometer quasi "in sich zusammen". Das sind 28 Kilometer in zehn Minuten oder anders ausgedrückt, 2,8 Kilometer pro Minute, was wiederum 47 Metern pro Sekunde entspricht und eine immense Schnelligkeit bedeutet. Solche overshooting tops entstehen im Zusammenhang mit Gewitterwolken, die einen Aufwind haben, der so stark ist, dass er die Konvektionsobergrenze - das Gleichgewichtsniveau - durchbricht. In Superzellen hat der überschießende Aufwind üblicherweise "nur" einen Durchmesser von ein bis 20 Kilometern. Der überschießende Aufwind dieses Gewitters hatte jedoch einen Durchmesser von 100(!) Kilometern.

Aufgrund des Überschießens wurde an der Oberkante der Vulkanwolke eine enorme Schwerewelle ausgelöst. Optisch kann man sich diese vorstellen wie Ringe im Wasser, wenn ein Stein hineingeworfen wird. Es ist nicht unüblich, dass sich an overshooting tops heftiger Gewitter, von Waldbrandaschewolken oder Vulkanaschewolken Schwerewellen ausbilden. In diesem Fall war die Gravitationswelle aber von extremer Stärke. Im Maximum hatte die Welle eine Amplitude von mehr als fünf Kilometern. Zwischen Wellenberg und Wellental lagen also mehr als zehn Kilometer. Zudem breitete sich diese Schwerewelle mit Geschwindigkeiten von mehr als 80 Metern pro Sekunde seitwärts aus, was wiederum etwa 290 Kilometern pro Stunde gleichkommt.

Ebenso außergewöhnlich war, dass sich die Blitze in dem Gewitter ringförmig ausbreiteten und an die erwähnte Gravitationswelle gebunden waren. Diese sogenannten Blitzringe hatten einen Durchmesser von 280 Kilometern. Nie zuvor wurden jemals solch ausgedehnte Blitzringe auf der Erde an Gewittern registriert.

All dies scheint noch nicht genug, sorgte die Eruption doch für ein außergewöhnlich energiegeladenes Gewitter. Herausragend war vor allem die Blitzrate. Die höchste Blitzintensität betrug 2615 Blitze pro Minute. Zum Vergleich: In der Gewitterlinie (mehrere Gewitter linienförmig angeordnet) am vergangenen Montag (26.06.2023) blitzte es in Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg etwa 200 bis 300 Mal pro Minute. Dies entspricht einem Zehntel dessen, was das eine Gewitter am Hunga-Tonga Vulkan hervorbrachte. Eine solche Blitzrate, wie in diesem Fall, wurde auf der Erde noch nie registriert, weder in Superzellen noch in Gewittern, die in Verbindung mit tropischen Wirbelstürmen standen.

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese intensive Elektrifizierung der Eruption auf drei wesentliche Aspekte zurückzuführen ist: Erstens war die Eruptionsrate enorm hoch. Zweitens wuchs die Pyrocumulonimbuswolke sehr schnell an. Daraus wiederum resultierten heftige Turbulenzen, sodass es zu starken Kollisionen zwischen den Teilchen in der Wolke kam. Und drittens war das Zusammenspiel von Lava und Meerwasser günstig, was dazu führte, das gigantische Mengen Wasserdampf in der Wolke bis in die Stratosphäre hinaufgeschossen sind. Wasser- sowie Eispartikel wurden in der warmen Wolke bis in Höhen von etwa 30 Kilometer transportiert. Dass diese Mischphase noch in der Stratosphäre nachgewiesen wird, ist für Gewitter genauso ungewöhnlich.

Die Forscher gehen davon aus, dass dieses Gewitter das heftigste war, welches jemals auf der Erde detektiert wurde.

Dipl.-Met. Julia Tuschy

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 01.07.2023

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