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Eine der am weitesten reichenden Auswirkungen großer Vulkanausbrüche ist die Beeinflussung des globalen Klimas. Besonders Eruptionen mit einem VEI von 6 und mehr transportieren vulkanische Aschen und Gase bis weit in die Stratosphäre. Dort verbinden diese sich zu so genannten Aerosolen und verteilen sich mit den starken Luftströmungen weltweit. Wegen der Inversionsschicht der Troposphäre können die leichten Schwebepartikel nur langsam wieder absinken und verbleiben daher lange Zeit in den Schichten der oberen Atmosphäre. Dort verursachen sie eine Reihe von komplexen Wechselwirkungen, deren Tragweite für das Klima noch nicht abschließend geklärt ist. Während die vergleichsweise schweren vulkanischen Aschen relativ schnell wieder absinken, sind es vor allem die Aerosole aus Schwefelverbindungen, die das globale Wettergeschehen beeinflussen. In der Stratosphäre angekommen, reflektieren sie das Sonnenlicht in den Weltraum zurück. Dies reduziert die Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche, und es kommt zu einem Absinken der globalen Durchschnittstemperatur am Boden, während die Temperatur in den oberen Luftschichten ansteigt.

Die Grafik verdeutlicht den Klimaeffekt großer Eruptionen. © Max-Planck-Institut

Die Folgen dieser Klimaveränderungen wirken oft schlimmer als die unmittelbaren Effekte im direkten Umkreis der Vulkane. Vor allem isoliert lebende Bevölkerungsgruppen litten in der Vergangenheit unter Hungersnöten, die von Missernten infolge kurzer Wachstumsperioden und verregneter Sommer ausgelöst worden waren.
Bei Supervulkan-Eruptionen mit einem VEI von 8 wäre sogar ein "vulkanischer Winter" ein denkbares Szenario. Hoher Ascheeintrag in die Atmosphäre würde die Erde für viele Jahre verdunkeln, und die Aerosole ließen die Durchschnittstemperatur um mehrere Grad sinken. Nicht auszuschließen wäre dann auch die Auslösung einer kleinen Eiszeit. Wissenschaftlich bewiesen sind globale Temperaturrückgänge von bis zu drei Grad in den Jahren nach verheerenden Eruptionen. Das Paläoklima wird heute anhand von Eisbohrkernen aus den Polregionen und durch die Untersuchung von Baumringen rekonstruiert.

Um den Grad der Luftverschmutzung zu quantifizieren, wurde der Trübungsindex eingeführt. Für die Krakatau-Eruption von 1883 wurde der Trübungsindex auf 1000 gesetzt. Diese Eruption hatte einen VEI von 6. Den gleichen VEI und ebenfalls einen Trübungsindex von 1000 hatte der Ausbruch des Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991; die globale Durchschnittstemperatur sank danach um 0,5 Grad. Im Jahr 1815 brach der Tambora auf der Insel Sumbawa mit einem VEI von 7 aus und verursachte einen Trübungsindex von 3000. Die Temperaturen sanken im Jahr nach der Eruption um 2,5 Grad, was Teilen Europas eine Hungersnot bescherte. Das Jahr 1816 wurde als "Jahr ohne Sommer" bekannt. Damals kam es nicht nur zu einer der ersten Weltwirtschaftskrisen, sondern auch zu einer Auswanderungswelle von Europa nach Amerika. Positive Folgen waren die Erfindung des Fahrrads, da Futter für die Zugtiere fehlte. Durch den hohen Staubanteil in der Luft waren die Sonnenuntergänge besonders farbenfroh. Zahlreiche Künstler wurden durch die fantastischen Sonnenuntergänge inspiriert.

Der Ausbruch des Vulkans Toba vor ca. 72.000 Jahren hatte einen VEI 8 und löste möglicher Weise die 1000 kältesten Jahre der Würmeiszeit aus. Es gibt Computermodelle, nach denen ein Temperaturrückgang von 7 Grad möglich erscheint. Diese Katastrophe brachte die junge Menschheit an den Rand des Abgrundes. Vermutlich überlebten weniger als 1000 Menschen die Katastrophe. Nachgewiesen wurde dies durch das Erbgut des Menschen.