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Im August gingen Meldungen wie "Entschied ein Vulkan die Schlacht von Waterloo?" (Süddeutsche Zeitung) oder "Waterloo-Schlacht: War ein Vulkan beteiligt?" (Damals) durch die Presse. Demnach hätten neue Forschungen gezeigt, dass das schlechte Wetter, das Napoleon bei der Schlacht von Waterloo am 18. Juni 1815 so zusetzte, eine Folge des Ausbruchs des Vulkans Tambora in Indonesien zwei Monate zuvor, am 10. April, gewesen sein könnte. Zwar beeinflusste der Vulkan das Klima über Jahre hinweg, doch weltweite Auswirkungen innerhalb von nur wenigen Wochen galten bisher als kaum möglich. Die neue Idee ist im Prinzip durchaus interessant - aber auch hoch spekulativ. Was ist davon zu halten?

Napoleons Truppen im Regen

Über die Niederlage Napoleons, die die Geschichte Europas entscheidend beeinflusste, haben sich Generationen von Historikern den Kopf zerbrochen. Auch die beiden erwähnten Magazinartikel (Illinger 2018, Vieweg 2018) verweisen zu Recht auf die vielen historischen und persönlichen Faktoren, die diese Schlacht beeinflussten. So spielten möglicherweise auf französischer Seite veraltete Geländekarten sowie widersprüchliche Befehle bzw. eigenwillige Aktionen einiger Befehlshaber eine Rolle, oder die letztlich effektiveren Strategien der britischen und preußischen Truppen unter dem Herzog von Wellington und Generalfeldmarschall Blücher.

Doch auch auf das ungünstige Wetter hatten Historiker bereits hingewiesen. Heftiger Regen hatte seit Mitte Juni die Felder und Wege in Schlamm verwandelt, was Truppenbewegungen sehr schwierig machte; Pferde, Männer und die schweren Kanonen blieben stecken. Allerdings litten darunter beide Seiten: Auch die preußischen Truppen wurden durch aufgeweichte Wege aufgehalten und erreichten erst am frühen Abend das Schlachtfeld, wo sie von den bedrängten britischen Truppen schon sehnlichst erwartet wurden: „Ich wollte, es wäre Nacht oder die Preußen kämen“, soll Wellington am Nachmittag ausgerufen haben (oder vielleicht eher, militärisch kurz, "I want night or Blücher!").

Doch vermutlich war das Wetter für die französischen Truppen das größere Hindernis, weil Napoleons Angriffspläne mehr Bewegungen erforderten, während die britischen Truppen vor allem ihre Stellungen verteidigten. Napoleon selbst verschob aufgrund des Wetters den ursprünglich für 9 Uhr geplanten Hauptangriff auf Wellington auf 11.30 Uhr in der Hoffnung, dass das Erdreich etwas austrocknen würde. Der Schlamm behinderte nicht nur die Angriffsmanöver, sondern machte auch Rikoschettschüsse oder Prellschüsse schwierig. Dies war eine damals übliche Methode, die Kanonen flach abzufeuern, sodass die Kugeln mehrfach am Boden abprallten, was die Reichweite und die Zerstörungskraft erhöhte. Im weichen Schlamm funktioniert dies nicht, weil die Kugeln einfach steckenbleiben und wenig Schaden anrichten.

So kam Victor Hugo (1802-1885) in Les Misérables zu dem Schluss: "Hätte es in der Nacht vom 17. auf den 18. Juni 1815 nicht geregnet, wäre die Zukunft Europas anders verlaufen ... Wäre der Boden trocken gewesen und die Artillerie manövrierfähig, wäre es um sechs Uhr morgens losgegangen. Die Schlacht wäre um zwei Uhr gewonnen und beendet gewesen, drei Stunden, bevor sich das Blatt zugunsten der Preußen wandte" (Les Misérables, Band II, Buch I, Kapitel III).

Der Vulkan Tambora und seine Folgen

Der indonesische Vulkan Tambora brach (nach einigen kleineren Ausbrüchen) in einer kataklysmischen Eruption am 10 April 1815 aus. Den Ausbruch und seine Folgen habe ich ausführlicher in einem Vortrag und einem Artikel auf dieser Seite beschrieben; an dieser Stelle gebe ich daher nur eine kurze Zusammenfassung.

Es war ein plinianischer Ausbruch, also ein höchst explosiver Eruptionstyp mit enormen Aschemengen. Dieser Ausbruch war der stärkste bekannte Vulkanausbruch in historischer Zeit, und Augenzeugen berichten von dichten Ascheregen und einer Aschesäule, die hoch in die Atmosphäre reichte. Etwa 10 000 Menschen kamen unmittelbar auf der Insel Sumbawa ums Leben, viele weitere in der Folgezeit durch Hungersnöte und Seuchen. Man geht von 71 000 Todesopfern aus (eventuell aber noch wesentlich mehr), was ihn zum tödlichsten geschichtlich belegten Ausbruch macht.

Sulfataerosole (winzige Schwefelsäuretröpfchen) aus dem Ausbruch gelangten bis in die Stratosphäre, wo sie einige Jahre verblieben und sich dabei langsam von den Tropen bis in höhere Breiten ausbreiteten. Aerosole schirmen einen Teil des Sonnenlichts ab, sodass große Vulkane gewöhnlich zu einer weltweiten Abkühlung führen; dies wurde bei großen Ausbrüchen der jüngeren Zeit, erstmals beim Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991, beobachtet und gemessen und ist mit Klimamodellrechnungen heute gut nachvollziehbar. Tatsächlich waren die Folgejahre nach dem Tambora-Ausbruch weltweit kalt und nass, und 1816 ist als "Jahr ohne Sommer" bekannt.

Was ist aber mit Napoleon? Das Problem ist, dass die Schlacht von Waterloo nur knapp zwei Monate nach dem Ausbruch stattfand. Es dauert aber mehrere Monate, bis die Aerosole aus dem Ausbruch sich so weit auch in höhere Breiten ausgebreitet haben, um einen deutlichen Abkühlungseffekt in Europa zu erzeugen; zudem hat das Klimasystem selbst eine gewisse Trägheit bzw. ein Beharrungsvermögen, sodass sich abrupte Ereignisse erst mit Verspätung auswirken.

Dass der Ausbruch des Tambora also etwas mit dem schlechten Wetter bei der Schlacht von Waterloo zu tun hatte, galt bisher eigentlich als ausgeschlossen. Nebenbei muss man noch anmerken, dass die Schlacht mitten in die Kleine Eiszeit fiel, in der das Wetter in Europa ohnehin oft kalt und feucht war; ein bestimmter Auslöser für diese speziellen Regentage ist also eigentlich nicht nötig.

Also nein! Oder vielleicht doch?

Die Presseberichte beziehen sich auf einen Artikel von Matthew J. Genge (Genge 2018), der am Imperial College London und am Natural History Museum arbeitet. Darin schlägt er einen neuen, völlig anderen Mechanismus vor, mit dem große Vulkane auf das Wetter einwirken könnten - und zwar über elektrostatische Effekte. Demnach würden beim Ausbruch elektrisch geladene Partikel bis in die Ionosphäre in etwa 100 km Höhe aufsteigen, wo sie elektrische Ströme stören, die dort um die Erde laufen. Dies hätte praktisch sofort Auswirkungen auf der gesamten Erde und könnte auch das Wetter beeinflussen. Schauen wir uns das nun genauer an.

Die Grundidee beruht darauf, dass sich die Ascheparktikel in der Aschesäule elektrisch aufladen. Tatsächlich kommt es bei Vulkanausbrüchen oft zu elektrischen Entladungen, die man vulkanische Blitze nennt. Offenbar sind solche vulkanische Blitze sogar recht häufig, wie elektrische Messungen zeigen, aber oft nicht sichtbar, weil sie im Inneren der undurchsichtigen Aschewolke stattfinden (siehe etwa Behnke und McNutt 2014).

Genge nimmt nun weiter an, dass die geladenen Teilchen durch gegenseitige elektrostatische Abstoßung noch weit über die Aschesäule hinaus bis in die Ionosphäre gehoben werden, die etwa in 80 km Höhe beginnt. Das wäre also mindestens doppelt so hoch wie die Aschesäule, die bis etwa 40 km Höhe gereicht haben dürfte. Diese "elektrostatische Levitation" wäre ein ganz anderer Mechanismus als die Wärmekonvektion, die die Aschesäule selbst in die Höhe treibt. Die Wärmekonvektion beruht einfach darauf, dass der Vulkan sehr heiße Gase ausstößt, die in die Höhe steigen, weil sie wärmer als die Umgebungsluft sind. Beim Aufsteigen wird aber auch der Druck geringer, die Gase dehnen sich aus und kühlen ab, sodass sie irgendwann ebenso kühl sind wie die Umgebung und nicht mehr weiter steigen können. Bei großen Ausbrüchen ist dies typischerweise in 30 km oder 40 km der Fall, also in der Stratosphäre, die in den Tropen in etwa 15 km Höhe beginnt und bis 50 km Höhe reicht. Auch die Sulfataerosole, die das Sonnenlicht abschirmen und so das Klima beeinflussen, breiten sich in dieser Höhe aus.

Die elektrostatische Levitation kann dagegen Partikel im Prinzip viel höher anheben, weil die Abkühlung mit der Höhe keine Rolle spielt. Genge hat dazu Modellrechnungen durchgeführt, wonach Teilchen in einer Größe von 100 nm (Nanometer) gerade die Ionosphäre in 70 km Höhe erreichen können, Teilchen um 50 nm würden bis 100 km aufsteigen. Allerdings wäre die gesamte Menge eher gering: Genge rechnet mit wenigen hundert Tonnen, während die Menge der Sulfataerosole in der Stratosphäre beim Tambora um 80 Mio. Tonnen betrug. Doch selbst bei relativ geringer Gesamtmasse wäre die elektrische Ladung, überlegt Genge, groß genug, um die ionosphärischen Ströme deutlich zu stören.

Allerdings...

Allerdings ist das alles sehr spekulativ. Genge kann zunächst einmal nur durch Modellrechnungen zeigen, dass winzige Partikel im Prinzip durch elektrostatische Levitation in große Höhen aufsteigen können. Ob das aber in wirklichen Vulkanen tatsächlich stattfindet, dazu gibt es einfach keine Daten oder Beobachtungen. Sicher kommt es zur elektrostatischen Aufladung, aber vielleicht entladen sich die Partikel durch vulkanische Blitze auch wieder so vollständig, dass der Effekt nicht zum Tragen kommt. Ohne wirkliche Messdaten kann man daher derzeit gar nicht beurteilen, ob die von Genge abgeschätzten Zahlen für die Größe, Gesamtmenge und Gesamtladung der Partikel realistisch sind oder nicht - und Genge selbst diskutiert diese Unsicherheiten durchaus selbst.

Der nächste Schritt der Überlegung ist kaum weniger spekulativ: die Beeinflussung des Wetters durch elektrische Effekte. Die Ionosphäre ist elektrisch leitend; deshalb kann man mit einem traditionellen Lang- oder Mittelwellenradio Sender aus der ganzen Welt hören, weil die Radiowellen reflektiert und um die Erde herumgeleitet werden. Die elektrischen Ladungen der vulkanischen Partikel würden nun die Ladungen der Ionosphäre stören, und diese Störung würde sich als elektrische Welle sehr schnell weltweit ausbreiten. Elektrische Ladungen könnten nun wiederum die Wolkenbildung beeinflussen und damit das Wetter. Nun gibt es zwar ein paar meteorologische Studien, die Ionen als Kondensationskeime bei der Wolkenbildung in Betracht ziehen, aber generell mangelt es in der Atmosphäre nicht an Kondensationskeimen, sodass bei der Wolkenbildung ganz andere Faktoren eine größere Rolle spielen. Selbst wenn geladene Teilchen in die Ionosphäre gelangen, ist es also sehr spekulativ, ob dies einen (merklichen) Einfluss auf Wetterphänomene hat.

Wetterdaten

Die ganze Wirkungskette von elektrostatisch levitierten Teilchen über Ionosphärenströme zur Wetterbeeinflussung ist also zwar nicht unmöglich, beruht aber doch auf sehr vielen unbestätigten Vermutungen. Genge versucht daher, bei einem realen Vulkanausbruch Hinweise auf weltweite Wetterkapriolen zu finden, die so kurzfristig sind, dass sie durch den klassischen Mechanismus der Sonnenabschirmung durch Aerosole nicht erklärbar sind. Das Problem: Es muss ein sehr großer Ausbruch sein, und davon gibt es nicht sehr viele. Der Tambora wäre im Prinzip ideal, aber die genaue Wetterbeobachtung stand Anfang des 19. Jh. noch ganz am Anfang und die Qualität der Wetterdaten reicht einfach nicht, um einen relativ kleinen Effekt nachzuweisen. Ein Zweidritteljahrundert später, beim Ausbruch des Krakatau im Jahr 1883, war das Beobachtungsnetz schon besser.

Der Krakatau brach am 22. August und dann wieder am 26. und 27. August 1883 aus; die gewaltige Explosion zerstörte fast die ganze Insel und war 5000 km weit zu hören. Wie der Tambora auch brachte er Aerosole in die Stratosphäre ein, die in den Folgejahren weltweit das Klima abkühlten. Doch interessant für Genges neue Hypothese sind kurzfristige weltweite Auswirkungen; daher wertete er die Daten von 47 Wetterstationen in Nordamerika, Europa, Russland und Australien aus.

Tatsächlich findet er, dass die Temperaturen ab dem 22. August zu sinken begannen und die Abkühlung am 12. September am stärksten war, als die Temperaturen auf 4 °C unter dem Durchschnitt der vorangegangenen acht Jahren sanken. Dieser Trend beruht nicht auf einzelnen Stationen oder einzelnen Regionen, sondern betrifft im Mittel den gesamten Datensatz.

Auch die Regenmenge zeigt Auffälligkeiten: Interessanterweise ist die Zahl der Wetterstationen, die Regenfälle berichten, vom 22. bis 27. August besonders niedrig - es war also zur Zeit des Ausbruchs eher trocken! Genge sieht dies als Hinweis auf eine Störung der Wolkenbildung, und die Abnahme könnte natürlich auch bedeuten, dass es in den Folgewochen dann zum Ausgleich wieder etwas feuchter werden muss, ohne dass das in den doch recht dünnen Daten klar sichtbar wäre.

Allerdings: Ein paar relativ kühle Wochen mit ungewöhnlichen Regenfällen kommen einfach aufgrund der natürlichen Variabilität des Klimasystems andauernd vor. Ob die kühle Phase kurz nach dem Krakatau-Ausbruch hier überhaupt aus dem Rahmen fällt, kann ich aus den Analysen von Genge nicht sehen. Nötig wäre es, die Variabilität in den damaligen Wetterdaten genauer zu charakterisieren und die Wahrscheinlichkeit abzuschätzen, dass eine solche kühle Phase einfach zufällig auftritt.

Insgesamt scheint mir, dass die vorhandenen Daten vom Krakatau-Ausbruch keinen überzeugenden Beleg für schnelle Klimawirkungen innerhalb von Tagen oder Wochen darstellen. Vermutlich wird sich die Frage auch erst klären lassen, wenn in Zukunft ein hinreichend großer Vulkan ausbricht und mit modernen Mitteln beobachtet werden kann.

Und Napoleon...?

Wieso haben nun all die Presseberichte so viel über Napoleon geschrieben, wo Genge sich doch vor allem mit dem Krakatau beschäftigt hatte? Nur in einem Absatz überlegt er, dass der Effekt beim Tambora sicher viel größer gewesen sein müsste als beim Krakatau, und endet mit der Bemerkung, dass "das feuchte Wetter in Europa von Historikern als beitragender Faktor zur Niederlage von Napoleon Bonaparte bei der Schlacht von Waterloo bemerkt wurde". Napoleon kommt also nur am Rande vor. Allerdings gehen Artikel in Publikumszeitschriften selten direkt auf eine Fachveröffentlichung zurück, sondern auf eine Pressemeldungen, und dabei schien offenbar die Verbindung zu Napoleon ein besseres Zugpferd als die doch recht abstrakten und trockenen Überlegungen zu spekulativen elektrostatischen Effekten von Vulkanen. Und es hat funktioniert, schließlich habe ich ja auch darüber geschrieben!

Literatur

Hier aufgelistet sind nur einige Arbeiten, die ich konkret in diesem Artikel zitiere. Für eine längere, regelmäßig aktualisierte Literaturliste siehe auch Tambora-Ausbruch 1815 und Jahr ohne Sommer - Literatur.