Egyetlen vulkánkitörés elegendő vízgőzt juttatott a sztratoszférába ahhoz, hogy gyors változást idézzen elő a légkör kémiájában

A Hunga Tonga-Hunga Ha'apai vulkán 2022. január 15-i kitörése a modern tudományos műszerek által valaha rögzített legnagyobb víz alatti ...

Nem túl fényes ötlet - A Föld hűtése a napfény visszaverésével az űrbe egy veszélyes elterelés

Mexikó lett az első nemzet, amely elismeri a bolygómérnökség káros hatásait, és leállítja a jövőbeli kísérleteket

A tudósok ellentmondásos tervet javasolnak az Északi- és Déli-sark újrafagyasztására kén-dioxid légkörbe szórásával

A Hunga Tonga-Hunga Ha'apai vulkán 2022. január 15-i kitörése a modern tudományos műszerek által valaha rögzített legnagyobb víz alatti robbanást eredményezte, hatalmas mennyiségű vizet és vulkáni gázt juttatva a légkörbe magasabbra, mint bármely más kitörés a műholdas korszakban.

Két kutatási cikk most azt részletezte, hogy ez a vízgőz milyen gyorsan befolyásolta a Föld sztratoszféráját 16 és 50 kilométer között a felszín felett, váratlanul nagy ózonveszteséget és gyors aeroszolképződést okozva.

"Mostanáig a kén volt a kitörések kutatásának elsődleges fókusza," - mondta Elizabeth Asher, a CIRES kutatója, aki jelenleg a NOAA globális megfigyelő laboratóriumában dolgozik. Asher vezette a két közelmúltbeli tanulmány egyikét a NOAA Kémiai Tudományok Laboratóriumában.

"A Hunga Tonga tanulmányozása kimutatta, hogy más gázok, mint például a vízgőz, mélyreható hatással lehetnek ezekre az eredményekre."

A Hunga Tonga egyedülálló lehetőséget kínált egy hatalmas vulkánkitörés közvetlen légköri hatásainak megfigyelésére. Amikor híre ment a kitörésnek, Karen Rosenlof, a Kémiai Tudományok Laboratóriumának vezető klímakutatója azonnal felvette a kapcsolatot Réunion szigetének szakértőivel, amely az Indiai-óceánon fekszik, 12800 kilométerre Hunga-Tongától, de közvetlenül a szétszóródó kitörési csóva útjában található.

Néhány nappal később Asher és több kollégája a CIRES-ből, a Houstoni Egyetemről és a St. Edward's Egyetemről a Réunionra tartó járatokon volt, és miniatürizált légköri műszereket vittek magukkal a poggyászukban.

A ballonos megfigyelések gyors telepítése a Réunion-szigeten megerősítette a példátlan mennyiségű vízgőzt - becslések szerint 150 millió tonnát -, amelyet a kitörés a sztratoszférába fecskendezett be. A ballon hasznos terhei között voltak az ózon és a kén-dioxid mérésére szolgáló műszerek is, valamint egy POPS (hordozható optikai részecske spektrométer) részecske műszer, hogy meghatározzák a befecskendezett aeroszol mennyiségét, amelyet arra használtak, hogy kiszámítsák az új aeroszol részecskék képződésének sebességét a vulkán szélirányában.

A NOAA és a partner tudósok gyors reagálású megfigyelései olyan betekintést nyújtottak, amely lehetetlen lett volna, ha a mérések egy hónappal később történnek.

"Méréseink azt mutatták, hogy a sztratoszférikus ózon koncentrációja gyorsan csökkent - akár 30%-kal a legmagasabb vízgőz-koncentrációjú levegőben - közvetlenül a kitörés után," - mondta Stephanie Evan, a franciaországi Laboratoire de l'Atmosphère et des Cyclones tudósa és a Science folyóiratban megjelent másik tanulmány vezető szerzője. (1) Evan és munkatársai a kitörés után két héttel folytatták az ózonkoncentráció mérését, amely körülbelül 5%-kal csökkent az Indiai- és a Csendes-óceánon.

A tudósok már régóta megértették, hogy a klórtartalmú molekulák reakcióba lépnek a sztratoszférában lévő vízgőzt tartalmazó szulfát-aeroszolokkal, és az ózont lebontó aktív formává alakítják. Rosenlof szerint azonban ezek voltak az első mérések, amelyek rögzítették a hatást.

Míg Evan az ózonra gyakorolt hatásokat vizsgálta, Asher figyelmét a POPS által gyűjtött részecskemérésekre összpontosította. A vulkáni aeroszolok rendkívül fontosak a globális éghajlat szempontjából, amint azt az 1991-es Pinatubo kitörés is bizonyította, amely 0,5 °C-kal hűtötte a bolygót közel két évig. Olyan felületekként is működhetnek, amelyeken gyors kémiai reakciók mehetnek végbe, ami az ózon pusztulásához vezethet.

A ballonmérések adatait globális műholdadatokkal kombinálva Asher és munkatársai azt találták, hogy a sztratoszférában minden eddiginél gyorsabban képződött nagy, sűrű aeroszol részecskékből álló réteg. Ezeket az eredményeket a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban tették közzé. (2)

"A vulkán által a sztratoszférába küldött hatalmas mennyiségű vízgőz a szulfát aeroszol részecskék gyors termelődéséhez vezetett, amelyeket a kitörés utáni néhány napon belül megfigyelhettünk," - magyarázta Asher.

Normál légköri körülmények között a szulfát aeroszolok kén-dioxidból képződnek körülbelül egy hónapos skálán. Ebben az esetben a gyors mérések kritikus nyomokat szolgáltattak a kémiai és mikrofizikai folyamatok meghatározásához, amelyek szükségesek ezeknek a hatásoknak a kialakulásához - olyan nyomok, amelyek eltűntek volna, ha a méréseket egy hónappal később végzik el.

Az ilyen mérések kritikus fontosságúak a sztratoszféra aeroszolos folyamatainak tudományos megértéséhez, amelyek továbbra is az éghajlati előrejelzések bizonytalanságának egyik legnagyobb forrását jelentik.

A vulkánkitörések különösen érdekesek, mert a sztratoszférikus aeroszol befecskendezés természetes analógjainak tekintik őket - egy olyan javasolt klímabeavatkozási módszernek, amely fényvisszaverő részecskéket, például kén-dioxidot terjesztene a sztratoszférában, hogy felfogja a napsugárzást és lehűtse a Föld felszínét. (3)

(1) - https://www.science.org/doi/10.1126/
(2) - https://www.pnas.org/doi/10.1073/
(3) - https://research.noaa.gov/2023/12/