Als een vulkaan met geweld uitbarst, een pluim van as en gassen spuwt hemelwaarts. De hete slurry stijgt snel in de atmosfeer, waar verschillende atmosferische dynamiek op elkaar inwerken om de samenstelling van de vulkanische wolk vorm te geven, hoogte, en stralingseigenschappen. Vulkanische wolken weerkaatsen zonnestraling, koele aarde, weersextremen veroorzaken, en de opwarming van de aarde vertragen, maar wetenschappers hebben zich lang afgevraagd hoe vulkanisch materiaal zich ontwikkelt en zichzelf na een uitbarsting ontleedt. Daten, waarnemingen van de eerste fase van sterke uitbarstingen waren schaars, en conventionele klimaatmodellen die worden gebruikt om de impact van vulkaanuitbarstingen te bestuderen, kunnen deze eerste fase niet in detail vastleggen.

In een nieuwe studie, Stenchikov et al. een regionaal atmosferisch chemiemodel aangepast, WRF-Chem, om de eerste fase van de ontwikkeling van vulkanische wolken beter vast te leggen. De onderzoekers modelleerden de vulkaanuitbarsting van Pinatubo in 1991 op de Filippijnen voor hun studie, ervan uitgaande dat samen met de eruptieve jet, een aanzienlijke hoeveelheid vulkanisch puin werd in de lagere stratosfeer afgeleverd. Ze voerden simulaties uit met een rasterafstand van 25 kilometer, rekening houdend met gelijktijdige injecties van zwaveldioxide (SO2), as, sulfaat, en waterdamp. In aanvulling, ze waren verantwoordelijk voor stralingsverwarming en -koeling van alle pluimcomponenten, inclusief gasvormig SO2.

De onderzoekers ontdekten dat differentiële verwarming een essentiële rol speelde in de eerste evolutie van een vulkanische wolk en de scheiding ervan in lagen, die zich vervolgens verspreidde of op de grond viel. Hun nieuwe model toonde aan dat tijdens de eerste week na de uitbarsting, de vulkanische wolk steeg 1 kilometer per dag de atmosfeer in, aanvankelijk aangedreven door as-zonne-absorptie en later door sulfaat-aerosol-absorptie van zonne- en terrestrische straling.

De onderzoekers merken op dat hun bevindingen nuttig kunnen zijn in veel toepassingen, van luchtvaartveiligheid tot inzicht in klimaat- en geo-engineeringtechnologieën.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.