De enorme uitbarsting van Honga-Hunga Haapai in 2022 verlaagt het ozonniveau op aarde

Toen de Tonga-Hunga Haapai-vulkaan op 15 januari 2022 in de Stille Zuidzee uitbarstte, veroorzaakte deze een schokgolf die over de hele wereld werd gevoeld en tsunami’s veroorzaakte in Tonga, Fiji, Nieuw-Zeeland, Japan, Chili, Peru en de Verenigde Staten. . .

Het veranderde ook de chemie en dynamiek van de stratosfeer in het jaar na de uitbarsting, wat leidde tot ongekende ozonverliezen tot wel 7% over grote delen van het zuidelijk halfrond, volgens een recente studie gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences. (PNAS) van John’s College, Paulson School of Engineering and Applied Sciences aan de Harvard University (SEAS) en de Universiteit van Maryland.

Volgens het onderzoek is de reden achter deze weersveranderingen de enorme hoeveelheid waterdamp die door de onderzeese vulkaan in de stratosfeer werd geïnjecteerd. De stratosfeer bevindt zich ongeveer 13 tot 50 kilometer boven het aardoppervlak en is de plek waar de beschermende ozonlaag zich bevindt.

“De uitbarsting van de Hunga Tonga Hunga Haapai-vulkaan was werkelijk uitzonderlijk omdat hij ongeveer 300 miljard pond water in de normaal droge stratosfeer pompte, wat een absoluut ongelooflijke hoeveelheid water is uit één enkele gebeurtenis”, zegt David Wilmoth, een van de projecten. . wetenschapper bij SEAS en eerste auteur van dit artikel.

“Deze uitbarsting heeft ons op onbekend terrein gebracht”, zegt Ross Salawich, professor aan het Interdisciplinaire Earth System Science Center van de Universiteit van Maryland en co-auteur van het onderzoek. “Nooit in de geschiedenis van satellietopnamen hebben we de injectie van zoveel waterdamp in de atmosfeer gezien, en ons onderzoek is het eerste dat kijkt naar de stroomafwaartse gevolgen over grote gebieden van beide halfronden in de maanden na de uitbarsting met behulp van satellietgegevens en een mondiaal model.”

De uitbarsting van Honga Tonga-Hunga Haapai was de grootste atmosferische explosie ooit gemeten. De explosie leidde tot het vrijkomen van aërosolen en gassen diep in de stratosfeer. Een deel van het materiaal bereikte de lagere mesosfeer, meer dan 48 kilometer boven het aardoppervlak, een hoogte die nooit eerder bij een vulkaanuitbarsting is geregistreerd. Uit eerder onderzoek is gebleken dat de uitbarsting de waterdamp in de stratosfeer wereldwijd met 10% deed toenemen, met hogere concentraties in sommige regio’s van het zuidelijk halfrond.

Wilmoth, Slawicz en de rest van het onderzoeksteam gebruikten gegevens van het Microwave Limb Sounder (MLS)-instrument aan boord van de NASA Aura-satelliet, niet alleen om bij te houden hoe waterdamp over de wereld beweegt, maar ook om de temperatuur en het chloormonoxideniveau (ClO) te monitoren. . Ozon (O3), salpeterzuur (HNO3) en waterstofchloride (HCl) in de stratosfeer voor het jaar na de uitbarsting. Vervolgens vergeleken ze die metingen met gegevens verzameld door MLS van 2005 tot 2021 vóór de uitbarsting.

Het team ontdekte dat de injectie van waterdamp en zwaveldioxide (SO2) de chemie en dynamiek van de stratosfeer veranderde.

Chemisch gezien verhoogde zwaveldioxide de sulfaataerosolen, waardoor nieuwe oppervlakken ontstonden waarop chemische reacties konden plaatsvinden.

“Sommige reacties die misschien helemaal niet of langzaam gebeuren, kunnen sneller gebeuren als er een aërosol beschikbaar is waarop die reacties kunnen optreden,” zei Wilmoth. “De injectie van zwaveldioxide uit de vulkaan maakte de vorming van sulfaataerosolen mogelijk en de aanwezigheid van waterdamp leidde tot extra productie van sulfaataerosolen.”

De toename van sulfaataërosolen en waterdamp veroorzaakte een cascade van gebeurtenissen in de complexe atmosferische chemie, die leidde tot wijdverbreide veranderingen in de concentraties van een aantal verbindingen, waaronder ozon.

Overtollige waterdamp had ook een verkoelend effect in de stratosfeer, waardoor een verandering in de circulatie ontstond, wat resulteerde in een afname van de ozonlaag op het zuidelijk halfrond en een toename van de ozonlaag boven de tropen.

De onderzoekers ontdekten dat de piek in de ozondaling plaatsvond in oktober, negen maanden na de uitbarsting.

Piekafwijkingen in de maandelijkse gemiddelde verticale profielen van MLS O3, ClO, HCl en HNO3 (respectievelijk panelen A – D) voor februari – december 2022. Blauwe tinten duiden op een procentuele afname van de mengverhouding en rode tinten duiden op een procentuele toename van de mengverhouding. verhouding voor het breedtegraad- en maandbereik dat voor elke variabele wordt weergegeven. Punten zijn zonale gemiddelden, maandgemiddelden over 15° noorderbreedte tussen 60°ZB en 60°N, waarbij gekleurde cirkels extreme maxima vertegenwoordigen in de mengverhouding omgezet in een percentage over het drukbereik van 5 tot 60 hPa, en zijn Zone van maximum waterdampverbetering van HTHH. Alleen gegevenspunten die voldoen aan de vier criteria die in de tekst worden genoemd, worden weergegeven.

Het effect van de vulkaanuitbarsting van Honga Tonga op de vorming van de stratosfeerPNAS (open toegang)

astrobiologie,