Der Ausbruch des Vulkans Tambora in Indonesien im Jahr 1815 und seine Folgen, insbesondere die weltweiten Klimafolgen, die das Jahr 1816 in Europa und Nordamerika als "Jahr ohne Sommer" bekannt machten, waren Thema meines diesjährigen Vortrags bei der Naturhistorischen Gesellschaft Nürnberg am 15. Oktober. Hier ist nun zum Nachlesen eine Zusammenfassung sowie die Folien des Vortrags als PDF-Datei (3,0 Mb).

Über den Vortrag

Die Naturhistorische Gesellschaft (NHG) Nürnberg ist ein ehrenamtlich geführter Verein mit etwa 1600 Mitgliedern, in dem sich interessierte Bürger (mit und ohne Fachausbildung) mit Themen der Natur und der Kultur beschäftigen können. Die 1801 gegründete Gesellschaft betreibt ein Museum mit naturkundlichen, archäologischen und völkerkundlichen Ausstellungen in Nürnberg und organisiert jede Woche mehrere öffentliche Vorträge und Seminare. Ich bin seit über 25 Jahren Mitglied und halte seit einigen Jahren ein- bis zweimal jährlich Vorträge über den Einfluss des Klimas auf die menschliche Geschichte. Zum diesjährigen Vortrag kamen etwa 40 Besucher, die (wie immer) sehr interessierte und engagierte Fragen stellten.

Die Folien des Vortrags sind als PDF-Datei (3,0 Mb) herunterladbar.

Der Ausbruch des Tambora und die lokalen Folgen

Der Ausbruch des Tambora im Jahr 1815 war der stärkste bekannte Vulkanausbruch in historischen Zeiten, wohl seit über 2000 Jahren. Es handelte sich um eine plinianische Eruption; dieser Typ von Vulkanausbrüchen ist hochexplosiv und entsteht, wenn sich sehr zähflüssige Lava im Schlot staut, sodass Druck und Hitze immer weiter ansteigen, bis der Vulkan plötzlich und explosiv ausbricht (Folie 3 des Vortrags). Benannt ist dieser Eruptionstyp nach den beiden römischen Gelehrten Plinius dem Älteren, der bei dem explosiven Ausbruch des Vesuv im Jahr 79 n.Chr. ums Leben kam, und seinem Neffen, Plinius dem Jüngeren, der denselben Ausbruch als Augenzeuge überlebte und genau beschrieb.

Die ersten explosiven Ausbrüche des Tambora am 10. April 1815 wurden über weite Teile Indonesiens, teils bis in Entfernungen von 2000 km, als laute Explosionsgeräusche gehört und oft zunächst als Kanonenschüsse interpretiert, doch der bald darauf fallende vulkanische Ascheregen machte die Ursache klar. Die britische Verwaltung, die in Indonesien erst kurz zuvor, 1811, etabliert worden war, schickte eine Expedition unter Lieutenant Owen Phillips aus, um die Lage zu erkunden. Einige wichtige Zitate seines Berichts habe ich im Vortrag vorgelesen, sie finden sich in Oppenheimer (2003) sowie (auf Deutsch) in Haeseler (2016); beide Artikel sind als Quellen für zeitgenössische Augenzeugenberichte sehr empfehlenswert.

Der Radja von Sangar, also der örtliche Herrscher eines Staates auf der Halbinsel Sangar der Insel Sumbawa, auf der der Vulkan liegt, hatte selbst den Ausbruch beobachtet und konnte Phillips eine gute Beschreibung liefern. So beschrieb er Feuer- und Aschesäulen sowie Lavaströme. Unter anderem berichtete er: "Zwischen 9 und 10 Uhr [abends am 10. April] nahm die Masse der niederfallenden Asche und Steine immer mehr zu und mit einem Mal entstand ein heftiger Wirbelwind, welcher alle Häuser in Sangar umwarf und die Dörfer mit sich in der Luft fort führte. In dem Theile von Sangar, der an das Land Tambora grenzt, wurden die grössten Bäume mit der Wurzel aus dem Boden gerissen, und zugleich mit Häusern, Menschen und Vieh in der Luft weggeführt" (zitiert in Haeseler 2016). Was er hier beschrieb, kennen wir heute als pyroklastischen Strom: eine Gemisch heißer Gase und Asche, das mit Geschwindigkeiten von Hunderten von Stundenkilometern die Hänge herabrast und alles in seinem Wege zerstört (Folie 4 des Vortrags). Auch einen Tsunami beobachtet der Radja: "Das Meer stieg plötzlich 12 Fuss höher, als je zuvor bei der höchsten Springfluth erlebt worden, und in einem Augenblick waren die einzigen fruchtbaren Felder der Insel mit Menschen, Häusern und allem, was sich darauf befand, ein Raub der Wellen" (zitiert in Haeseler 2016).

Der Schweizer Botaniker Heinrich Zollinger (Folie 7) bereiste 1847 Indonesien und studierte dabei auch die Folgen des Vulkanausbruchs. Aus seinen gesammelten Daten schätzte Zollinger, das etwa 10 000 Menschen direkt beim Vulkanausbruch ums Leben kamen, doch in der Folgezeit weitere 38 000 durch Hunger und Seuchen auf der Insel Sumbawa sowie um 10.000 durch den Ascheregen und folgende Hungersnöte auf der Nachbarinsel Lombok. Heute wird meist 71 000 als die Gesamtzahl der Todesopfer genannt, doch es gibt erhebliche Unsicherheiten und tatsächlich dürfte die Zahl weit höher liegen, da wohl auch auf Java und Bali ungezählte und undokumentierte Opfer durch Hungersnöte gab.

Mit diese Opferzahlen ist der Tambora der tödlichste Vulkanausbruch der dokumentierten Geschichte. Wie ein Zuhörer nach dem Vortrag in der Frage- und Antwortrunde anmerkte, scheinen diese Zahlen aus heutiger Sicht relativ klein und man würde wohl heute eher von Millionen von Opfern ausgehen. Die Bevölkerung war damals jedoch wesentlich kleiner, und die Todeszahlen entsprechen etwa 35% der Gesamtbevölkerung von Sumbawa und 23% der von Lombok.

Einfluss auf das weltweite Klima

Plinianische Ausbrüche sind durch enorme Aschemengen geprägt; auf Sumbawa und Lombok fiel insgesamt über ein halber Meter, und noch in 500km Entfernung ist die Ascheschicht einige Zentimeter dick (Folien 8 und 9). Vor allem sind plinianische Eruptionen durch hohe Aschesäulen geprägt, die bis in die Stratosphäre reichen. Für das weltweite Klima sind dabei vor allem große Mengen von Sulfataerosolen relevant, die in die Stratosphäre gelangen, dort monate- bis jahrelang verbleiben, sich weltweit verbreiten und das Sonnenlicht abschwächen. Der Abkühlungseffekt von Vulkanaerosolen wurde beim Ausbruch des Pinatubo (1991) mit modernen Mitteln beobachtet und ist damit gut belegt; der Tambora war jedoch weitaus größer: Während der Pinatubo etwa 20 Mio. Tonnen Aerosole in die Stratosphäre injizierte, dürften es beim Tambora um 80 Mio. Tonnen gewesen sein (Folie 10 links). Durch Zirkulationsmodelle lässt sich ihre Verteilung rekonstruieren: Da der Ausbruch äquatornah stattfand, verbreiteten sie sich sehr schnell in einem Band am Äquator rund um die Erde, doch es dauerte einige Monate, bis sich dieses Aerosolband nach Norden und Süden in höhere Breiten ausgebreitet hatte (Folie 10 rechts). In Europa führte dies zu besonders farbigen Sonnenuntergängen (Folie 11).

Bei der Abschätzung der Klimafolgen muss man beachten, dass der Ausbruch in die Zeit der Kleinen Eiszeit fiel; die Periode von 1700-1890 war weltweit gut ein Grad kühler als gegen Ende des 20. Jh. (Folie 12). Daher sollte man die Jahre nach dem Ausbruch nicht mit dem heutigen Klima, sondern mit einem Zeitraum nahe des Beginns des 19. Jh. vergleichen. Glücklicherweise begann damals die Zeit der ersten systematischen instrumentellen Wetteraufzeichnungen. In Genf hatte Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799, Folie 13) im 18. Jh. meteorologische Grundlagenforschung betrieben und unter anderem die Abschwächung der Sonnenstrahlung in der Atmosphäre nachgewiesen, indem er mit Kisten voller Thermometer den Mont Blanc bestieg. Sein Schüler Marc-Auguste Pictet (1752-1825) hatte Ende des 18. Jh. begonnen, in Genf mehrfach am Tag Temperatur, Niederschläge und andere Daten aufzuzeichnen; für den Zeitraum 1799-1821 gibt es daher eine konsistente (d.h. mit gleichen Instrumenten am gleichen Ort erstellte) Zeitreihe. Die Auswertung dieser Daten zeigt tatsächlich, dass das Jahr 1816 im Vergleich zum Durchschnitt 1799-1821 deutlich kälter und feuchter war: Bei Sonnenaufgang waren die meisten Tage zwischen 0°C und 5°C kühler als jahreszeitlich zu erwarten, nachmittags waren viele Tage um 2,5°C bis 7,5°C kühler, einige auch mehr als 10°C (Folie 14).

Die Menschen in Europa

Genf ist natürlich auch interessant, weil sich Mary Shelley im Sommer 1816 mit Freunden in der Schweiz aufhielt. Da das Wetter - so die Legende - zum Wandern zu schlecht war, seien sie auf die Idee gekommen, Schauergeschichten zu schreiben; so erfand Mary Shelley mit "Frankenstein" eine ganz neue Literaturgattung: die Science-Fiction. Ob wirklich das Wetter der Anlass war, ist natürlich kaum mehr nachprüfbar. Mir scheint jedoch, Mary Shelley als intelligente junge Frau, die an den wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Entwicklungen ihrer Zeit sehr interessiert war und sie sehr gut verstand, hätte diesen oder einen ähnlichen Roman auf jeden Fall geschrieben, wenn nicht 1816, dann bei einer anderen Gelegenheit.

Wie dem auch sein, 1816 war ein kühles und feuchtes Jahr, wie nicht nur Pictets Aufzeichnungen aus Genf zeigen. Aus indirekten Klimadaten wie Baumringen lassen sich Temperatur- und Niederschlagskurven für ganz Europa rekonstruieren, der Abkühlungseffekt des Tambora ist im Jahr 1816 deutlich zu sehen (Folie 16, nach Raible 2016). Mit Computermodellen des Klimas kann man zudem heute den Einfluss von Vulkanaerosolen auf das Klima simulieren. So nahm die Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, 1816 im weltweiten Durchschnitt um etwa 7 W/m2 (Watt pro Quadratmeter der Erdoberfläche) ab; das sind etwa 2% der gesamten mittleren Sonneneinstrahlung von 341 W/m2. Auch 1817 und 1818 schirmte der Sulfatschleier die Sonne noch ab, wenn auch weniger stark, und 1820 war der Schleier praktisch verschwunden. Das Klima wurde dadurch weltweit in den Jahren 1816 bis 1818 um etwa 0,8°C bis 1,0°C kühler. Übrigens gab es auch 1809 schon einen größeren Vulkanausbruch, wie man an Sulfataerosolen in Eisbohrkernen erkennt, doch seine geographische Lage ist unbekannt. Auf Folie 16 ist dies als kühle Phase um 1810 bis 1812 sichtbar.

Aus Klimamodellen lassen sich auch Karten der Temperaturen und Niederschläge erstellen. Demnach war der Winter 1815/1816 noch nicht ungewöhnlich kalt, wenn auch in Europa niederschlagsreich (Folie 20 oben), der Sommer 1816 war jedoch in Europa um etwa 2°C kühler als im Vergleichszeitraum 1700-1899 (also der Kleinen Eiszeit). Zeitgenössichen Berichten zufolge seien die Hungersnöte so groß gewesen, dass die Menschen nur Gras zu essen hatten, und es gibt erhaltene "Hungerbrot", die kaum die Größe eines Brötchens hatten. Die Abkühlung war nicht auf Europa beschränkt: Auch aus Nordamerika gibt es Berichte von Missernten, und die Hudson Bay Company berichtet von einem schlechten Jahr und Not bei den amerikanischen Ureinwohnern. Ein Besucher des Vortrags stellte die Frage nach Auswirkungen auf der Südhalbkugel, schließlich hatte sich der Aerosolschleier in beide Hemisphären ausgebreitet. Darüber scheint es allerdings noch sehr wenige Erkenntnisse zu geben; man muss auch bedenken, dass die außertropischen Landgebiete auf der Südhalbkugel (Teile von Australien, Südafrika und Südamerika) viel kleiner sind, damals weitaus dünner besiedelt als die Gebiete der Nordhalbkugel waren und es kaum dokumentarische Quellen gibt.

Eine Folge der Nöte in Europa war es, dass viele Menschen in die USA emigrierten. Das Projekt "Climate of Migration?" (Glaser et al. 2018) hat die Auswanderung aus dem Herzogtum Baden und dem Königreich Württemberg im 19. Jh. untersucht und mit klimatischen und gesellschaftlichen Faktoren in Verbindung gebracht. Die erste Auswanderungswelle in diesem Zeitraum war 1816/1817 (Folie 22) und fand in einer Zeit sehr hoher Getreidepreise statt (Folie 23). Tatsächlich zeigen Wetteraufzeichnungen aus Stuttgart einen kühlen und feuchten Sommer (Folie 24), und historischen Berichten zufolge kam es durch die Witterung zu Missernten. Doch man kann politische und gesellschaftliche Faktoren nicht ignorieren. Napoleon war 1815 besiegt worden, doch die Folgen der napoleonischen Kriege waren noch überall zu spüren. Maurodierende Soldaten zogen durchs Land und teils fehlten politische Strukturen, sodass viele Felder teils seit Jahren nicht bewirtschaftet worden waren. In Baden und Württemberg war 1812 zum letzten Mal eine volle Ernte eingebracht worden, sodass auch die Gestreidespeicher leer waren und die Missernten von 1816 nicht aufgefangen werden konnten.

Hinzu kamen politische Fehler. Erst ab November wurde die Ein- und Ausfuhr von Getreide gesetzlich reguliert, im Sommer war das wenige Getreide teils noch exportiert worden, um höhere Preise zu erzielen. Ab Oktober begannen staatliche Stellen, Getreide im Ausland zu kaufen, doch oft scheiterte der Transport am beginnenden Eisgang der Flüsse, sodass diese Maßnahmen die Not nur noch ungenügend und viel zu spät lindern konnten. Andererseits verschuldeten sich Gemeinden durch den Ankauf von Getreide, was wiederum politische Folgen hatte. Ab 1817 begann die Politik jedoch stärker zu reagieren. Es wurden Wohltätigkeitsvereine zur Linderung der Not gegründet und Gemeinden finanziell unterstützt. Ein Teilnehmer des Vortrags merkte auch noch an, dass die Landwirtschaftliche Unterrichts-, Versuchs- und Musteranstalt, aus der die Universität Hohenheim hervorging, dieses Jahr ihr 200-jähriges Bestehen feiert; sie war im November 1818 gegründet worden, um die Landwirtschaft auf eine wissenschaftliche Basis zu stellen und die Erträge zu verbessern.

Es ist interessant, auch die anderen Auswanderungswellen im 19. Jh. kurz anzusprechen (Folie 27). Viele sind mit Ernteausfällen durch klimatische Faktoren verbunden, doch spielten jeweils auch unterschiedliche politische Faktoren eine Rolle. So war die Krise um 1850-1855 neben witterungsbedingten Ernteausfällen auch mit dem Krimkrieg verbunden, in dessen Folge Frankreich die Einfuhrzölle abschaffte, sodass Getreide aus Südwestdeutschland zu guten Preisen exportiert wurde und für viele Einheimische zu teuer wurde. Die Politik reagierte darauf unter anderem, indem sie die Auswanderung armer Leute nach Amerika unterstützte und ihnen die Schiffspassage bezahlte. Die späte Auswanderungswelle von 1880-1886, in der auch Friedrich Trump (der Großvater des derzeitigen US-Präsidenten) auswanderte, hatte keine offensichtlichen klimatischen Ursachen und die Getreidepreise blieben niedrig, vielmehr hatte sich die Attraktivität der "Neuen Welt" herumgesprochen, amerikanische Industrieunternehmen warben intensiv in Europa, um fähige Arbeiter anzulocken, und auch der "Familiennachzug" spielte ein Rolle: Auswanderer früherer Wellen hatten sich etabliert und holten nun ihre Verwandten nach.

Zum Abschluss betrachtete ich im Vortrag noch kurz eine Arbeit, über die erst vor wenigen Monaten (Ende August 2018) ausgiebig in der Presse berichtet worden war (Folien 29-31): War auch das schlechte Wetter im Juni 1815, das bei der Niederlage Napoleons vorherrschte, auf den Ausbruch des Tambora zurückzuführen? Entschied also der Vulkan das politische Schicksal Europas? Nach unserem bisherigen Erkenntnisstand scheint dies unwahrscheinlich, weil die Sulphataerosole in der Stratosphäre viele Monate brauchen, um überhaupt höhere Breiten zu erreichen (Folie 10); im Juni 1815 - nur zwei Monate nach dem Ausbruch - sind in Europa daher einfach noch keine Auswirkungen zu erwarten. Der Fachartikel (Genge 2018), auf den sich die Presseberichte beziehen, führt daher einen neuen möglichen Mechanismus für schnelle globale Auswirkungen von Vulkanausbrüchen ein, der auf der Störung elektrischer Ströme in der Ionosphäre (in etwa 100 km Höhe) beruht. Der Fachartikel selbst erwähnt Napoleon nur in einem einzigen Nebensatz; anscheinend hat aber die Pressestelle seiner Universität die Schlacht von Waterloo erfolgreich zum Zugpferd gemacht. Allerdings ist der vorgeschlagene Mechanismus in jedem einzelnen Schritt sehr spekulativ, und es fehlen auch gute Daten von großen Ausbrüchen, die ihn belegen könnten; im Augenblick scheint mir dieser neue klimatische Mechanismus zwar möglich, aber hoch spekulativ und unbestätigt. Zudem gibt es viele historische und militärhistorische Gründe für die Niederlage Napoleons, sodass es mir eher unwahrscheinlich scheint, dass der Tambora dafür verantwortlich ist.

Zusammenfassung

Der Ausbruch des Vulkans Tambora auf der Halbinsel Sangar der Insel Sumbawa in Indonesien war mit einem Vulkan-Explosivitätsindex (VEI) von 7 der explosivste Vulkanausbruch in der überlieferten Geschichte. Die Folge für die unmittelbare Umgebung waren wahrlich verheerend; mit geschätzten 71 000 Todesopfern (vermutlich wesentlich mehr) war er auch der tödlichste Vulkanausbruch der Geschichte. Die Sulfataerosole, die durch die hohe Aschesäule bis in die Stratosphäre gelangten, schirmten das Sonnenlicht ab und führten weltweit zu einer Abkühlung um etwa 1°C im Jahr 1816; eine besonders kalte Witterung wurde nicht nur aus Europa, sondern auch an vielen Orten in Nordamerika berichtet. In Europa kam es zu Missernten und Hungersnöten - diese Zeit gilt als die letzte Subsistenzkrise, die ganz Europa betraf, und die Auswanderung nach Amerika nahm zu. Doch die gesellschaftlichen Auswirkungen des Vulkans waren mit den Folgen der napoleonischen Kriege und den politischen Umbrüchen in Europa eng verbunden. Heute können wir den Einfluss des Vulkans auf das damalige Wetter erkennen und seinen Beitrag zu den Krisen analysieren; für die damaligen Menschen war dies (trotz einiger vager Spekulationen in manchen Zeitungen) nicht erkennbar, denn Wissenschaftler begannen ja damals erst, überhaupt die Grundlagen der Physik des Wetters zu klären. Allgemein nahm man die Not vor allem (und nicht unberechtigt) als Folge der Kriegszeiten wahr.

Folien des Vortrags zum Herunterladen (PDF, 3,0 Mb)

Literatur

Hier aufgeführt sind die Hauptquellen, die ich für den Vortrag benutzt habe. Für eine umfangreichere, regelmäßig aktualisierte Literaturliste siehe auch den Beitrag Tambora-Ausbruch 1815 und Jahr ohne Sommer - Literatur.