Vulkaanuitbarstingen behoren tot de belangrijkste natuurlijke oorzaken van klimaatverandering, het afgelopen millennium een ​​leidende rol hebben gespeeld. Injecties van sulfaataerosolen in de lagere stratosfeer verminderen de binnenkomende zonnestraling, op zijn beurt het oppervlak afkoelen. Als een natuurlijke externe kracht voor het klimaatsysteem van de aarde, de impact van vulkanische aerosolen op het klimaat is een grote zorg voor de wetenschappelijke samenleving en het publiek.

In recente jaren, wetenschappers hebben ontdekt dat er een verband is tussen vulkaanuitbarstingen en de El Niño-Southern Oscillation (ENSO) op basis van reconstructies en modelsimulaties, die zich manifesteert in een verhoogde/verlaagde gradiënt van de zee-oppervlaktetemperatuur (SST) over de equatoriale Stille Oceaan. Aangezien ENSO het wereldwijde klimaat beïnvloedt via atmosferische televerbindingen, het is van groot belang om de invloed van vulkaanuitbarstingen op ENSO-faseveranderingen te begrijpen. Veel studies hebben het fenomeen aangetoond, maar de redenen blijven dubbelzinnig.

Onlangs, Zuo Meng, een doctoraatsstudent van het Institute of Atmospheric Physics, Chinese Wetenschapsacademie, samen met haar mentoren Prof. Zhou Tianjun en associate Prof. Man Wenmin, gebruikte de CESM Last Millennium Ensemble (LME) simulaties, die het grootste ensemble van LM-simulaties heeft, om de effecten van het noorden te onderzoeken, tropische en zuidelijke vulkaanuitbarstingen op de tropische Stille Oceaan SST. Analyse van de simulaties geeft aan dat de Stille Oceaan vijf tot tien maanden na noordelijke en tropische uitbarstingen een significante El Niño-achtige warme SST-afwijking vertoont, met de Niño3-index piekt in de winter van volgend jaar. Vergeleken met noordelijke uitbarstingen, de warme SST-anomalie is voornamelijk beperkt tot de oostelijke Stille Oceaan, met een sterkere intensiteit na tropische uitbarstingen.

Na zuidelijke uitbarstingen, de Stille Oceaan vertoont een zwakkere opwarmingsafwijking boven de oostelijke Stille Oceaan, en het moment waarop de Niño3-index zijn hoogtepunt bereikt, is ongeveer vier maanden eerder dan na noordelijke en tropische uitbarstingen. Ze bevorderen het onderliggende mechanisme verder:de verschuiving van de intertropische convergentiezone (ITCZ) kan de El Niño-achtige reactie op noordelijke uitbarstingen verklaren, wat niet van toepassing is op tropische of zuidelijke uitbarstingen. In plaats daarvan, de westelijke anomalie in de westelijke Stille Oceaan veroorzaakt door het dynamische thermostaatmechanisme van de oceaan kan de uiteenlopende SST-reacties na drie soorten uitbarstingen verklaren.

"In tegenstelling tot eerdere werken over de effecten van vulkaanuitbarstingen op SST, onze resultaten zijn gebaseerd op de CESM-LME-simulatie. Vanuit een modelleringsperspectief, ensemble-simulaties zijn de meest nuttige methode om vulkaan-geforceerde reacties te bestuderen. Het belangrijkste is, de verschillende mechanismen van SST-reactie op drie soorten uitbarstingen kunnen ons helpen de uiteenlopende vormingsprocessen van SST-anomalieën beter te begrijpen, " zei eerste auteur mevrouw Zuo Meng. "We hopen dat de resultaten nuttig zijn voor de matiging en aanpassing van klimaatverandering na vulkaanuitbarstingen en de bijbehorende sociaaleconomische gevolgen, en kan ook inzicht verschaffen voor het begrijpen van toekomstige SST-veranderingen veroorzaakt door grote vulkaanuitbarstingen."

Corresponderende auteur Prof. Man Wenmi zei:"Er zijn ook verschillen te zien tussen verschillende modellen. Het verschil kan het gevolg zijn van de onzekerheden in de reconstructie van externe dwingende vulkanische aerosolgegevens, modelvooroordeel, en ook de begintoestand van vulkaanuitbarstingen. We hopen ons begrip van de tropische Pacific-reacties op verschillende vulkanische forcering en de fysieke processen te verdiepen door gebruik te maken van de VolMIP-experimenten die een gecoördineerde reeks geïdealiseerde vulkanische verstoringsexperimenten hebben gedefinieerd die in de nabije toekomst moeten worden uitgevoerd in overeenstemming met het CMIP6-protocol. "