Hunga Tonga-utbruddet satte over 50 milliarder kilo vann inn i stratosfæren

Bilde av en sirkulær sprengningssone omgitt av skyer.
Forstørr / Hunga Tonga-utbruddet startet under vann, men eksploderte fortsatt rett gjennom store deler av atmosfæren.

I januar i år produserte en undersjøisk vulkan i Tonga et massivt utbrudd, det største hittil i dette århundret. Blandingen av varmt vulkansk materiale og kjølig havvann skapte en eksplosjon som sendte en atmosfærisk sjokkbølge over planeten og utløste en tsunami som ødela lokalsamfunn og nådde så langt som til Japan. Den eneste delen av kraterkanten som strakte seg over vann ble redusert i størrelse og delt i to øyer. En mengde materiale ble sprengt rett gjennom stratosfæren og inn i mesosfæren, over 50 km over jordens overflate.

Vi har tatt en god titt på en rekke tidligere vulkanutbrudd og studert hvordan de påvirker klimaet. Men disse utbruddene (spesielt utbruddene fra Mount Pinatubo) kom alle fra vulkaner på land. Hunga Tonga kan være det største utbruddet vi noen gang har dokumentert som fant sted under vann, og utbruddsskyen inneholdt uvanlige mengder vanndamp – så mye av det at det faktisk kom i veien for satellittobservasjoner på enkelte bølgelengder. Nå har forskere brukt værballongdata for å rekonstruere skyen og følge dens fremgang under to kretsløp rundt om i verden.

Bom møter ballong

Dagens vokabularord er radiosonde, som er en liten instrumentpakke og sender som kan bæres inn i atmosfæren med en værballong. Det er nettverk av nettsteder der radiosonder lanseres som en del av værvarslingstjenester; de mest relevante for Hunga Tonga er i Fiji og Øst-Australia. En ballong fra Fiji var den første som tok instrumenter inn i utbruddsskyen, og gjorde det mindre enn 24 timer etter at Hunga Tonga eksploderte.

Den radiosonden så økende vannnivåer da den klatret gjennom stratosfæren fra 19 til 28 kilometer over havet. Vannstanden hadde nådd det høyeste som ennå er målt på toppen av det området da ballongen sprakk, noe som gjorde en slutt på målingene. Men kort tid etter begynte skyen å dukke opp langs østkysten av Australia, som igjen registrerte svært høye nivåer av vanndamp. Igjen nådde vannet 28 km i høyden, men la seg gradvis ned til lavere høyder i løpet av de neste 24 timene.

Det slående var hvor mye det var. Sammenlignet med normale bakgrunnsnivåer av stratosfærisk vanndamp, registrerte disse radiosondene 580 ganger så mye vann selv to dager etter utbruddet, etter at skyen hadde litt tid til å spre seg ut.

Det var så mye der at det fortsatt skilte seg ut da skyen drev over Sør-Amerika. Forskerne var i stand til å spore den i totalt seks uker, og fulgte den mens den spredte seg mens den sirklet rundt jorden to ganger. Ved å bruke noen av disse målingene estimerte forskerne det totale volumet av vanndampplommen og brukte deretter nivåene av vann tilstede for å komme opp med en total mengde vann som ble satt inn i stratosfæren ved utbruddet.

De kom opp i 50 milliarder kilo. Og det er et lavt estimat, for som nevnt ovenfor var det fortsatt vann over høydene der noen av målingene stoppet.

Ikke som de andre

Utbrudd som på Pinatubo-fjellet setter mange reflekterende svoveldioksidaerosoler inn i stratosfæren, og disse reflekterer sollys tilbake til verdensrommet. Dette hadde nettoeffekten av avkjølende overflatetemperaturer i løpet av årene umiddelbart etter utbruddet, selv om materialet gradvis falt tilbake gjennom atmosfæren, noe som førte til at innvirkningen bleknet ut over flere år. Hunga Tonga ser i hvert fall ikke ut til å ha gitt en lignende effekt.

I stedet fungerte vanndampen som en drivhusgass, som du forventer. Dette betydde at energi ble absorbert av den nedre delen av utbruddsflommen, og etterlot de øvre delene kjøligere med omtrent 2 Kelvin.

Forskerne mistenker at den enorme mengden vann i selve utbruddet hindret mye av svoveldioksidet i å nå stratosfæren. Og materiale som kom til høyden ble sannsynligvis vasket ut raskere. Forskerne mistenker også at endringene i stratosfærisk kjemi kan påvirke mengden ozon som er tilstede der, men det kan ta langsiktig overvåking å løse.

Totalt sett ser konklusjonen ut til å være at det virkelig utgjør en stor forskjell når et utbrudd finner sted under vann. Utbrudd som Hunga Tonga kommer til å være sjeldne sammenlignet med landbaserte utbrudd, fordi utbruddet må finne sted på relativt grunt vann for å sprenge materiale helt til stratosfæren. Men når de oppstår, ser det ut til at alt fra den atmosfæriske kjemien til klimapåvirkningene sannsynligvis vil være forskjellige.

Vitenskap2022. DOI: 10.1126/science.abq2299 (Om DOIer).

Leave a Comment