De uitbarsting van de berg Pinatubo in 1991 had een aanzienlijke impact op het klimaat, de wereldgemiddelde temperatuur met ongeveer 0,5°C daalt. Zoals de beroemde uitbarstingen van Krakatau (1883) en Tambora (1815), Pinatubo ligt in de tropen, die als een belangrijke factor wordt beschouwd die ten grondslag ligt aan de sterke klimaatforcering. Echter, een internationale onderzoeksgroep onder leiding van de GEOMAR heeft nu een studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen waaruit blijkt dat explosieve extratropische uitbarstingen een sterke impact kunnen hebben op het klimaat, te.

In de afgelopen decennia, extratropische uitbarstingen waaronder Kasatochi (Alaska, ONS., 2008) en Sarychev Peak (Rusland, 2009) hebben zwavel in de lagere stratosfeer geïnjecteerd. De klimatologische forcering van deze uitbarstingen heeft, echter, zwak en van korte duur geweest. Tot dusver, wetenschappers hebben grotendeels aangenomen dat dit een weerspiegeling is van een algemene regel - dat extratropische uitbarstingen leiden tot zwakkere forcering dan hun tropische tegenhangers. Onderzoekers van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, de Universiteit van Oslo, het Max Planck Instituut voor Meteorologie in Hamburg samen met collega's uit Zwitserland, het VK en de VS spreken deze veronderstelling nu tegen in het internationale tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

"Ons onderzoek toont aan dat veel extratropische vulkaanuitbarstingen in de afgelopen 1 250 jaar hebben geleid tot een uitgesproken afkoeling van het oppervlak op het noordelijk halfrond, En in feite, extratropische uitbarstingen zijn eigenlijk efficiënter dan tropische uitbarstingen in termen van de hoeveelheid hemisferische koeling in verhouding tot de hoeveelheid zwavel die door de uitbarstingen wordt uitgestoten, " zegt Dr. Matthew Toohey van GEOMAR, eerste auteur van de huidige studie.

Grootschalige afkoeling na vulkaanuitbarstingen vindt plaats wanneer vulkanen grote hoeveelheden zwavelgassen in de stratosfeer injecteren, een laag van de atmosfeer die begint op zo'n 10 tot 15 kilometer hoogte. Daar, de zwavelgassen produceren een zwavelachtige aërosolnevel die maanden of jaren aanhoudt. De aerosols weerkaatsen een deel van de binnenkomende zonnestraling, die de onderste lagen van de atmosfeer en het aardoppervlak niet meer kunnen bereiken.

Tot nu, de veronderstelling was dat aerosolen van vulkaanuitbarstingen in de tropen een langere stratosferische levensduur hebben omdat ze naar midden of hoge breedtegraden moeten migreren voordat ze kunnen worden verwijderd. Als resultaat, ze zouden een groter effect hebben op het klimaat. Aërosolen van uitbarstingen op hogere breedtegraden zouden sneller uit de atmosfeer worden verwijderd.

De recente extratropische uitbarstingen, die minimale maar meetbare effecten op het klimaat hadden, passen bij dit plaatje. Echter, deze uitbarstingen waren veel zwakker dan die van Pinatubo. Om de klimaatimpact van extratropische vs. tropische uitbarstingen te kwantificeren, Dr. Toohey en zijn team vergeleken nieuwe, langetermijnreconstructies van vulkanische stratosferische zwavelinjectie uit ijskernen met drie reconstructies van de zomertemperatuur op het noordelijk halfrond van boomringen die teruggaan tot 750 CE. Verrassend genoeg, de auteurs ontdekten dat extratropische explosieve uitbarstingen een veel sterkere hemisferische koeling produceerden in verhouding tot hun geschatte zwavelafgifte dan tropische uitbarstingen.

Om deze resultaten te begrijpen, Dr. Toohey en zijn team voerden simulaties uit van vulkaanuitbarstingen op de middelste tot hoge breedtegraden met zwavelhoeveelheden en injectiehoogten gelijk aan die van Pinatubo. Ze ontdekten dat de levensduur van de aerosol van deze extratropische explosieve uitbarstingen slechts marginaal kleiner was dan voor tropische uitbarstingen. Verder, de aërosol bevond zich meestal op het halfrond van de uitbarsting in plaats van wereldwijd, die de klimaatimpact op het halfrond van de uitbarsting versterkte.

De studie toont verder het belang aan van de injectiehoogte in de stratosfeer op de klimaatimpact van extratropische uitbarstingen. "Injecties in de onderste extratropische stratosfeer leiden tot kortlevende aerosolen, terwijl die met stratosferische hoogten vergelijkbaar met Pinatubo en de andere grote tropische uitbarstingen kunnen leiden tot aërosollevens die ongeveer gelijk zijn aan die van tropische uitbarstingen, " zegt co-auteur Prof. Dr. Kirstin Krüger van de Universiteit van Oslo.

De resultaten van deze studie zullen onderzoekers helpen om de mate waarin vulkaanuitbarstingen de klimaatvariabiliteit in het verleden hebben beïnvloed, beter te kwantificeren. Het suggereert ook dat het toekomstige klimaat zal worden beïnvloed door explosieve extratropische uitbarstingen. "Er zijn relatief weinig grote explosieve uitbarstingen geregistreerd in de extratropen vergeleken met de tropen in de afgelopen eeuwen, maar ze gebeuren zeker ", zegt Dr. Toohey. De sterkste afkoelingsperiode van het noordelijk halfrond van de afgelopen 2500 jaar werd geïnitieerd door een extratropische uitbarsting in 536 CE. Deze nieuwe studie legt uit hoe de uitbarsting van 536 CE zo'n sterke afkoeling had kunnen veroorzaken.