De uitbarsting van Tonga verspreidde een ongekende hoeveelheid water in de stratosfeer

Toen de Hangunga-Hung Hapai-vulkaan op 15 januari tot uitbarsting kwam, veroorzaakte het een tsunami in een race rond de wereld en stuurde het een sonische knal die twee keer om de wereld ging. Een vulkaanuitbarsting onder water in de Stille Zuidzee stuurde ook een enorme pluim waterdamp de stratosfeer van de aarde in – genoeg om meer dan 58.000 zwembaden van olympische afmetingen te vullen. De enorme hoeveelheid waterdamp kan voldoende zijn om tijdelijk de gemiddelde temperatuur op aarde te beïnvloeden.

“We hebben nog nooit zoiets gezien”, zegt Luis Millan, een atmosferische wetenschapper bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. Hij leidde een nieuwe studie om de hoeveelheid waterdamp te onderzoeken die door de Tonga-vulkaan in de stratosfeer werd geïnjecteerd, een laag van de atmosfeer tussen ongeveer 8 en 33 mijl (12 en 53 kilometer) boven het aardoppervlak.

In de studie, gepubliceerd in Geophysical Research Letters, schatten Milaan en collega’s dat de Tonga-uitbarsting ongeveer 146 teragram (1 teragram is gelijk aan één biljoen gram) waterdamp in de stratosfeer van de aarde stuurde – gelijk aan 10% van het water dat zich al in die atmosfeer bevindt. laag. Dat is bijna vier keer de hoeveelheid waterdamp die wetenschappers schatten bij de uitbarsting van de berg Pinatubo in de Filippijnen in 1991 in de stratosfeer.

Milaan analyseerde gegevens van het Microwave Limb Sounder (MLS) -instrument op NASA’s Aura-satelliet, die atmosferische gassen meet, waaronder waterdamp en ozon. Nadat de Tonga-vulkaan was uitgebarsten, begon het MLS-team waterdampmetingen te zien die buiten de hitlijsten waren. “We moesten alle metingen in de schacht zorgvuldig controleren om er zeker van te zijn dat ze betrouwbaar waren”, zei Milan.

onvergetelijke indruk

Vulkaanuitbarstingen injecteren zelden veel water in de stratosfeer. In de 18 jaar dat NASA metingen heeft verricht, hebben slechts twee andere uitbarstingen – de Kasatucci-gebeurtenis in Alaska in 2008 en de Calbuco-uitbarsting in Chili in 2015 – merkbare hoeveelheden waterdamp naar zulke grote hoogten gestuurd. Maar dit waren slechts lichtpunten in vergelijking met de Tonga-gebeurtenis, en de waterdamp van beide eerdere vulkaanuitbarstingen verdween snel. Aan de andere kant kan de overtollige waterdamp die door de Tonga-vulkaan wordt geïnjecteerd, meerdere jaren in de stratosfeer blijven.

Deze extra waterdamp kan de chemie van de atmosfeer beïnvloeden en bepaalde chemische reacties bevorderen die de aantasting van de ozonlaag tijdelijk kunnen verergeren. Het kan ook de oppervlaktetemperatuur beïnvloeden. Enorme vulkaanuitbarstingen zoals Krakatoa en Mount Pinatubo koelen het aardoppervlak meestal af door gassen, stof en as te verdrijven die zonlicht terug in de ruimte reflecteren. Daarentegen pompte de Tonga-vulkaan geen grote hoeveelheden aerosolen in de stratosfeer, en de enorme hoeveelheden waterdamp van de uitbarsting hadden mogelijk een klein tijdelijk verwarmingseffect, omdat de waterdamp de warmte vasthoudt. Het effect zal verdwijnen wanneer de extra waterdamp uit de stratosfeer vrijkomt en zal niet voldoende zijn om de effecten van klimaatverandering significant te verergeren.

De enorme hoeveelheid water die in de stratosfeer wordt geïnjecteerd, is waarschijnlijk alleen mogelijk omdat de onderwatercaldera van de vulkaan – een bassinvormige depressie die zich typisch vormt nadat magma uitbarst of wegvloeit uit een ondiepe kamer onder de vulkaan – zich op de juiste diepte in de oceaan bevond: ongeveer 490 voet (150 meter) lager. Elke ondiepe, en er zou niet genoeg zeewater worden opgewarmd door exploderend magma om de stratosferische waterdampwaarden te verklaren die Milaan en collega’s zagen. Hoe dieper ook, de enorme druk in de diepten van de oceaan zou een uitbarsting kunnen matigen.

Het MLS-instrument was goed geplaatst om deze pluim van waterdamp te detecteren, omdat het de natuurlijke microgolfsignalen bewaakt die door de atmosfeer van de aarde worden uitgezonden. Door deze signalen te meten, kan de MLS obstakels zoals aswolken “zien” die andere instrumenten kunnen verblinden die stratosferische waterdamp meten. “De MLS was het enige instrument met een voldoende dichte dekking om de pluim van waterdamp op te vangen terwijl het zich voordeed, en het enige instrument dat niet werd beïnvloed door de as die door de vulkaan werd uitgestoten,” zei Millan.

Het MLS-instrument is ontworpen en gebouwd door JPL, dat wordt beheerd door NASA door het California Institute of Technology in Pasadena. NASA’s Goddard Space Flight Center beheert de Aura-missie.