De uitbarsting van Hunga Tonga bracht meer dan 50 miljard kilogram water in de stratosfeer

Afbeelding van een cirkelvormige explosiezone omgeven door wolken.
Vergroten / De uitbarsting van de Hunga Tonga begon onder water, maar raasde nog steeds dwars door een groot deel van de atmosfeer.

In januari van dit jaar veroorzaakte een onderzeese vulkaan in Tonga een enorme uitbarsting, de grootste tot nu toe deze eeuw. De vermenging van heet vulkanisch materiaal en koel oceaanwater veroorzaakte een explosie die een atmosferische schokgolf over de planeet stuurde en een tsunami veroorzaakte die lokale gemeenschappen verwoestte en zelfs Japan bereikte. Het enige deel van de kraterrand dat zich boven water uitstrekte, werd verkleind en in twee eilanden verdeeld. Een stofpluim werd dwars door de stratosfeer geblazen en de mesosfeer in, meer dan 50 km boven het aardoppervlak.

We hebben een aantal vulkaanuitbarstingen uit het verleden onder de loep genomen en onderzocht hoe deze het klimaat beïnvloeden. Maar die uitbarstingen (met name die van de berg Pinatubo) kwamen allemaal van vulkanen op het land. Hunga Tonga is misschien wel de grootste uitbarsting die we ooit hebben gedocumenteerd die onder water plaatsvond, en de uitbarstingspluim bevatte ongebruikelijke hoeveelheden waterdamp – zo veel dat het satellietwaarnemingen op sommige golflengten in de weg stond. Nu hebben onderzoekers gegevens van weerballonnen gebruikt om de pluim te reconstrueren en de voortgang ervan te volgen tijdens twee circuits over de hele wereld.

Boom ontmoet ballon

Uw woordenschat woord van de dag is radiosonde, een klein instrumentpakket en zender die door een weerballon de atmosfeer in kan worden gedragen. Er zijn netwerken van sites waar radiosondes worden gelanceerd als onderdeel van weersvoorspellingsdiensten; de meest relevante voor Hunga Tonga zijn in Fiji en Oost-Australië. Een ballon uit Fiji was de eerste die instrumenten in de uitbarstingspluim bracht, minder dan 24 uur nadat de Hunga Tonga was geëxplodeerd.

Die radiosonde zag toenemende waterniveaus terwijl hij door de stratosfeer klom van 19 tot 28 kilometer hoogte. De waterstanden hadden het hoogste tot nu toe gemeten aan de bovenkant van dat bereik toen de ballon barstte, waarmee een einde kwam aan de metingen. Maar kort daarna verscheen de pluim langs de oostkust van Australië, die opnieuw zeer hoge niveaus van waterdamp registreerde. Nogmaals, het water bereikte een hoogte van 28 km, maar zakte de volgende 24 uur geleidelijk naar lagere hoogten.

Het opvallende was hoeveel er van was. Vergeleken met normale achtergrondniveaus van stratosferische waterdamp, registreerden deze radiosondes zelfs twee dagen na de uitbarsting 580 keer zoveel water, nadat de pluim enige tijd had om zich te verspreiden.

Er was daar zoveel dat het nog steeds opviel toen de pluim over Zuid-Amerika dreef. De onderzoekers konden het in totaal zes weken volgen, terwijl het zich verspreidde terwijl het twee keer rond de aarde cirkelde. Met behulp van enkele van deze metingen schatten de onderzoekers het totale volume van de waterdamppluim en gebruikten vervolgens de aanwezige waterniveaus om een ​​totale hoeveelheid water te berekenen die door de uitbarsting in de stratosfeer was terechtgekomen.

Ze kwamen uit op 50 miljard kilogram. En dat is een lage schatting, want, zoals hierboven vermeld, was er nog water boven de hoogten waar sommige metingen stopten.

Niet zoals de anderen

Uitbarstingen zoals die van Mount Pinatubo brengen veel reflecterende zwaveldioxide-aerosolen in de stratosfeer, en deze weerkaatsen zonlicht terug in de ruimte. Dit had het netto-effect van afkoeling van de oppervlaktetemperaturen in de jaren onmiddellijk na de uitbarsting, hoewel het materiaal geleidelijk terugzakte door de atmosfeer, waardoor de impact over meerdere jaren vervaagde. In de onmiddellijke nasleep ervan lijkt Hunga Tonga in ieder geval geen vergelijkbaar effect te hebben gehad.

In plaats daarvan fungeerde de waterdamp als een broeikasgas, zoals je zou verwachten. Dit betekende dat energie werd geabsorbeerd door het onderste deel van de uitbarstingspluim, waardoor de bovenste delen ongeveer 2 Kelvin koeler bleven.

De onderzoekers vermoeden dat de enorme hoeveelheid water in de eigenlijke uitbarsting ervoor zorgde dat veel zwaveldioxide de stratosfeer niet bereikte. En materiaal dat de hoogte wel heeft gehaald, is waarschijnlijk sneller weggespoeld. De onderzoekers vermoeden ook dat de veranderingen in de stratosferische chemie van invloed kunnen zijn op de hoeveelheid ozon die daar aanwezig is, maar dat kan een langere termijn monitoring vergen om op te lossen.

Al met al lijkt de conclusie te zijn dat het echt een groot verschil maakt wanneer een uitbarsting onder water plaatsvindt. Uitbarstingen zoals Hunga Tonga zullen zeldzaam zijn in vergelijking met uitbarstingen op het land, omdat de uitbarsting in relatief ondiep water moet plaatsvinden om materiaal helemaal naar de stratosfeer te blazen. Maar als ze zich voordoen, lijkt het erop dat alles, van de atmosferische chemie tot de klimaateffecten, waarschijnlijk verschillend is.

Wetenschap2022. DOI: 10.1126/science.abq2299 (Over DOI’s).

Leave a Comment