vulkaanuitbarstingen kunnen een enorm effect hebben op het klimaat op aarde. Vulkanische as en gassen van de uitbarsting van de Tambora-Berg in 1815, bijvoorbeeld, droegen ertoe bij dat 1816 het “jaar zonder zomer” was, met mislukte oogsten en hongersnoden op het noordelijk halfrond. In 1991 koelde de uitbarsting van de berg Pinatubo in de Filipijnen het klimaat ongeveer 3 jaar af.Grote vulkaanuitbarstingen zoals Tambora en Pinatubo sturen as-en gaspluimen hoog de atmosfeer in. Sulfaataerosolen van deze pluimen verstrooien zonlicht, wat ervan weerkaatst terug de ruimte in. Deze verstrooiing verwarmt de stratosfeer, maar koelt de troposfeer (de laagste laag van de aardatmosfeer) en het aardoppervlak af.
“wat er echt toe doet is of deze in de stratosfeer worden geïnjecteerd.”
nieuw onderzoek gepubliceerd in Nature Communications heeft uitgewezen dat klimaatverandering het verkoelende effect kan vergroten van grote uitbarstingen zoals deze, die meestal een paar keer per eeuw voorkomen. Uit de studie bleek echter ook dat de afkoelingseffecten van kleinere, frequentere uitbarstingen drastisch kunnen worden verminderd.”Wat er echt toe doet is of deze in de stratosfeer worden geïnjecteerd—dat wil zeggen, meer dan 16 kilometer in de tropen onder de huidige klimaatomstandigheden en dichter bij 10 kilometer op hoge breedtegraden,” verklaarde Thomas Aubry, een geofysicus aan de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk en hoofdauteur van de nieuwe studie. “Als ze op deze hoogten worden geïnjecteerd, kunnen ze een paar jaar in de atmosfeer blijven. Als ze op lagere hoogtes worden geïnjecteerd, worden ze in wezen weggespoeld door neerslag in de troposfeer. Het klimaateffect zal slechts enkele weken duren.”
de kracht van een vulkaanuitbarsting beïnvloedt de hoogte waarop gassen de atmosfeer binnenkomen, met sterkere uitbarstingen die meer aërosolen in de stratosfeer injecteren. Het drijfvermogen van de gassen draagt ook bij aan de hoogte waarop ze zich in de atmosfeer vestigen. Klimaatverandering kan dit drijfvermogen beïnvloeden: naarmate de atmosfeer opwarmt, wordt deze minder dicht, waardoor de hoogte waarop aërosolen neutraal drijfvermogen bereiken, toeneemt.Aubry en zijn collega ‘ s gebruikten modellen van zowel het klimaat als vulkanische pluimen om te simuleren wat er gebeurt met aërosolen uitgestoten door een vulkaanuitbarsting in het huidige klimaat en hoe dat zou kunnen veranderen tegen het einde van de eeuw met voortdurende opwarming van de aarde. In hun modellen vonden alle uitbarstingen plaats op de berg Pinatubo.
bij uitbarstingen van matige grootte bleek de hoogte waarop sulfaataërosolen zich in de atmosfeer vestigen hetzelfde te zijn in een warmer klimaat. Maar het afkoelende effect van dergelijke uitbarstingen werd met ongeveer 75% verminderd. Deze discrepantie heeft minder te maken met vulkanische emissies en meer met de atmosfeer: de hoogte van de stratosfeer zal naar verwachting toenemen met de klimaatverandering. Aërosolen van gematigde vulkaanuitbarstingen zullen daarom eerder in de troposfeer blijven en door regen worden verwijderd, waardoor hun kracht afneemt.
vulkanische pluimen zullen zo ‘ n 1,5 kilometer hoger in de stratosfeer stijgen in een warmer klimaat.
voor grote uitbarstingen gaven modellen aan dat vulkanische pluimen ongeveer 1,5 kilometer hoger zullen stijgen in de stratosfeer in een warmer klimaat. Deze verandering in hoogte zal ertoe leiden dat de aërosolen zich sneller over de wereld verspreiden. Deze toename van de aërosolverspreiding is voornamelijk te wijten aan een voorspelde versnelling van de brewer-Dobson-circulatie, die lucht in de troposfeer omhoog naar de stratosfeer brengt en vervolgens naar de Polen. De verandering in de bloedsomloop van Brewer-Dobson wordt geassocieerd met klimaatverandering.
naast het verbeteren van het globale koeleffect van de aerosolen, vermindert de toename van de aerosolspreiding de snelheid waarmee de sulfaatdeeltjes tegen elkaar botsen en groeien. Dit verhoogt hun koeleffect verder doordat ze zonlicht beter kunnen reflecteren.”Er is een sweet spot in termen van de grootte van deze kleine en glanzende deeltjes waar ze zeer efficiënt zijn in het verstrooien van het zonlicht,” verklaarde Anja Schmidt, een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Cambridge en coauteur van het papier. “Het gebeurt dat in dit scenario van de opwarming van de aarde dat gesimuleerd, deze deeltjes groeien dicht bij de grootte waar ze zijn zeer efficiënt in termen van verstrooiing.”
” we vinden dat de stralingsforcering (de hoeveelheid energie die door de vulkanische aërosolen uit het planeetsysteem wordt verwijderd) 30% groter zou zijn in het warme klimaat, in vergelijking met het huidige klimaat, ” zei Aubry. “Dan stellen we voor dat de oppervlaktekoeling met 15% zou versterken.”
Stefan Brönnimann, een klimaatwetenschapper aan de Universiteit van Bern die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek, zei dat de studie interessant is omdat “het ons op een nieuwe manier aan het denken zet over de betrokken processen.Brönnimann merkte echter op dat de simulaties hun modellen beperkten tot uitbarstingen van de berg Pinatubo in de zomer. Het zou interessant zijn om te zien of de conclusies nog steeds gelden voor uitbarstingen op verschillende breedtegraden en in verschillende seizoenen, zei hij.
een veranderende stratosfeer
het is moeilijk te zeggen of de versterkte afkoeling door grote vulkaanuitbarstingen of de afname van de afkoeling door kleinere uitbarstingen een netto-effect op het klimaat zal hebben, aldus Aubry.Schmidt zei dat de huidige toename van de frequentie en intensiteit van bosbranden ook de klimatologische effecten van vulkaanuitbarstingen kan veranderen omdat ze de samenstelling van de stratosfeer beïnvloeden. “Er is echt veel aerosol vervuiling in de stratosfeer, waarschijnlijk op een schaal die we nog nooit eerder hebben gezien.”
—Michael Allen ([email protected]), Science Writer
Citation:
Allen, M. (2021), Climate change will alter cooling effects of volcanic eruptions, EOS, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Gepubliceerd op 20 September 2021.