vulkanudbrud kan have en massiv effekt på jordens klima. Vulkansk aske og gasser fra 1815-udbruddet af Mount Tambora, Indonesien, bidrog for eksempel til, at 1816 var “året uden sommer” med afgrødefejl og Hungersnød over den nordlige halvkugle. I 1991 afkølede udbruddet af Mount Pinatubo i Filippinerne klimaet i omkring 3 år.
store vulkanudbrud som Tambora og Pinatubo sender støv af aske og gas højt ud i atmosfæren. Sulfat-aerosoler fra disse fjer spreder sollys, hvilket afspejler noget af det tilbage i rummet. Denne spredning varmer stratosfæren, men afkøler troposfæren (det laveste lag af Jordens atmosfære) og jordens overflade.
“det, der virkelig betyder noget, er, om disse injiceres i stratosfæren.”
nu har ny forskning offentliggjort i Nature Communications fundet ud af, at klimaændringer kan øge køleeffekten af store udbrud som disse, som typisk forekommer et par gange hvert århundrede. Undersøgelsen fandt imidlertid også, at køleeffekterne af mindre, hyppigere udbrud kunne reduceres dramatisk.
“det, der virkelig betyder noget, er, om disse injiceres i stratosfæren—det vil sige over 16 kilometer i troperne under de nuværende klimaforhold og tættere på 10 kilometer ved høje breddegrader,” forklarede Thomas Aubry, en geofysiker ved University of Cambridge i Det Forenede Kongerige og hovedforfatter af den nye undersøgelse. “Hvis de injiceres i disse højder, kan de forblive i atmosfæren i et par år. Hvis de injiceres i lavere højder, vil de i det væsentlige blive skyllet ud af nedbør i troposfæren. Den klimatiske effekt vil kun vare i et par uger.”
kraften i et vulkanudbrud påvirker den højde, hvor gasser kommer ind i atmosfæren, med stærkere udbrud, der injicerer flere aerosoler i stratosfæren. Gassernes opdrift bidrager også til den højde, hvor de sætter sig i atmosfæren. Klimaændringer kan påvirke denne opdrift: når atmosfæren opvarmes, bliver den mindre tæt, hvilket øger højden, hvor aerosoler når neutral opdrift.
modellering Mount Pinatubo
Aubry og hans kolleger brugte modeller af både klima og vulkanske fjer til at simulere, hvad der sker med aerosoler udsendt af et vulkanudbrud i det nuværende klima, og hvordan det kunne ændre sig ved slutningen af århundredet med fortsat global opvarmning. I deres modeller opstod alle udbrud på Mount Pinatubo.
de fandt, at for udbrud med moderat størrelse forblev den højde, hvor sulfat-aerosoler sætter sig i atmosfæren, den samme i et varmere klima. Men køleeffekten af sådanne udbrud blev reduceret med omkring 75%. Denne uoverensstemmelse har mindre at gøre med vulkanske emissioner og mere at gøre med atmosfæren: stratosfærens højde forventes at stige med klimaændringer. Aerosoler fra moderate vulkanudbrud vil derfor være mere tilbøjelige til at forblive i troposfæren og fjernes af regn, hvilket reducerer deres styrke.
vulkanske fjer vil stige omkring 1, 5 kilometer højere i stratosfæren i et varmere klima.
ved store udbrud indikerede modeller, at vulkanske fjer vil stige omkring 1, 5 kilometer højere i stratosfæren i et varmere klima. Denne ændring i højden vil resultere i, at aerosolerne spredes hurtigere rundt om i verden. Denne stigning i aerosolspredning skyldes hovedsageligt en forudsagt acceleration af brygger-Dobson-cirkulationen, der bevæger luft i troposfæren opad i stratosfæren og derefter mod polerne. Ændringen i brygger-Dobson-cirkulation er forbundet med klimaændringer.
ud over at forbedre aerosolernes globale køleeffekt reducerer stigningen i aerosolspredning den hastighed, hvormed sulfatpartiklerne støder ind i hinanden og vokser. Dette øger deres køleeffekt yderligere ved at give dem mulighed for bedre at reflektere sollys.
“der er en sød plet med hensyn til størrelsen af disse små og skinnende partikler, hvor de er meget effektive til at sprede sollyset tilbage,” forklarede Anja Schmidt, en atmosfærisk videnskabsmand ved University of Cambridge og medforfatter af papiret. “Det sker, at i dette globale opvarmningsscenarie, der simuleres, vokser disse partikler tæt på størrelsen, hvor de er meget effektive med hensyn til spredning.”
“vi finder ud af, at den strålingsstyrke (mængden af energi fjernet fra planetsystemet af den vulkanske aerosol) ville være 30% større i det varme klima sammenlignet med det nuværende klima,” sagde Aubry. “Så foreslår vi, at det ville forstærke overfladekølingen med 15%.”
Stefan br Kursnnimann, en klimaforsker ved Universitetet i Bern, der ikke var involveret i den nye forskning, sagde, at undersøgelsen er interessant, fordi ” det får os til at tænke på de involverede processer på en ny måde.”
br Larsnnimann bemærkede imidlertid, at simuleringerne begrænsede deres modeller til udbrud af Pinatubo-bjerget om sommeren. Det ville være interessant at se, om konklusionerne stadig holder for udbrud på forskellige breddegrader og i forskellige årstider, sagde han.
en skiftende Stratosfære
det er svært at sige, om den forstærkede afkøling fra store vulkanudbrud eller faldet i afkøling fra mindre udbrud vil have en nettoeffekt på klimaet, sagde Aubry.
Schmidt sagde, at de nuværende stigninger i hyppigheden og intensiteten af skovbrande også kunne ændre de klimatiske virkninger af vulkanudbrud, fordi de påvirker stratosfærens sammensætning. “Der er virkelig meget aerosolforurening i stratosfæren, sandsynligvis i en skala, som vi aldrig har set før.”
—Michael Allen ([email protected]), videnskabsforfatter
Citat:
Allen, M. (2021), klimaændringer vil ændre køleeffekter af vulkanudbrud, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Offentliggjort den 20. September 2021.