Gedetailleerde modellering van het effect van vulkaanuitbarstingen op de El Niño Southern Oscillation (ENSO) heeft aangetoond dat de klimaatreactie op deze gebeurtenissen afhangt van de timing van de uitbarsting en de voorafgaande omstandigheden. Het onderzoek, onder leiding van KAUST-onderzoekers Evgeniya Predybaylo en Georgiy Stenchikov, beslecht een al lang bestaand debat over de rol van vulkaanuitbarstingen in wereldwijde klimaatverstoringen.

"De ENSO is een kenmerk van het tropische klimaat in de Stille Oceaan, met patronen van temperatuur, neerslag en wind die elke twee tot zeven jaar oscilleren tussen warmere El Niño- en koelere La Niña-fasen, ", legt Predybaylo uit. "Vanwege de enorme omvang van de tropische Stille Oceaan, de ENSO regelt het klimaat in veel andere delen van de wereld en is verantwoordelijk voor droogtes, overstromingen, orkanen, hittegolven en andere extreme weersomstandigheden. Om deze risico’s te evalueren, het is essentieel om goede projecties en voorspellingen van toekomstig ENSO-gedrag te hebben."

Klimaatmodellering geeft aan dat de ENSO erg gevoelig is voor externe verstoringen, zoals verhoogde kooldioxide in de atmosfeer of vulkaanuitbarstingen. Ondanks grote vulkaanuitbarstingen, zoals de uitbarsting van Mount Pinatubo in 1991, waarvan bekend is dat ze wijdverbreide afkoeling hebben veroorzaakt door de weerkaatsing van zonnestraling, dergelijke effecten zijn moeilijk te bewijzen door modellering.

"Er was voorheen geen consensus over hoe de Stille Oceaan reageert op dergelijke klimatologisch grote vulkaanuitbarstingen, met klimaatmodellen die uiteenlopende en vaak tegenstrijdige reacties voorspellen, " zegt Sergey Osipov van het onderzoeksteam.

Omdat het tropische Pacifische klimaat zelf zeer variabel is, de modellering moet zorgvuldig worden uitgevoerd om de uitbarstingsgestuurde oceaanrespons te scheiden van willekeurige variaties. Dit vereist een groot aantal klimaatsimulaties met een model dat zowel de stralingsimpact van vulkaanuitbarstingen als een realistische ENSO-cyclus kan simuleren. Om dit te behalen, het team werkte samen met Andrew Wittenberg van Princeton University, ONS, om het CM2.1-klimaatmodel uit te voeren met behulp van de supercomputer van KAUST.

"Na meer dan 6 te hebben gelopen, 000 klimaatsimulaties voor bijna 20, 000 modeljaren en het analyseren van de gegevens, " zegt Predybaylo, "we ontdekten dat de ENSO-reactie op stratosferische vulkaanuitbarstingen sterk afhangt van de seizoensgebonden timing van de uitbarsting en de toestand van de atmosfeer en de oceaan in de Stille Oceaan op dat moment."

Vooral, het onderzoek toonde aan dat zelfs zeer grote uitbarstingen weinig waarneembaar effect lijken te hebben op de ENSO in de winter of lente, terwijl zomeruitbarstingen bijna altijd een sterke klimaatreactie veroorzaken.

"De principes en technieken die in onze studie zijn ontwikkeld, kunnen ook worden toegepast op verschillende soorten observatiegegevens en multimodelstudies van toekomstige klimaatverandering, inclusief de gevolgen van de opwarming van de aarde, ', zegt Predybaylo.