Wetenschap
De vulkaanuitbarsting van Tonga zou de rest van het decennium voor ongewoon weer kunnen zorgen, zo blijkt uit nieuw onderzoek
Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (kortweg Hunga Tonga) barstte op 15 januari 2022 uit in het Pacifische koninkrijk Tonga. Het veroorzaakte een tsunami die waarschuwingen teweegbracht in het hele Pacifische bekken en geluidsgolven meerdere keren over de hele wereld stuurde.
Een nieuwe studie gepubliceerd in het Journal of Climate onderzoekt de klimaateffecten van deze uitbarsting.
Onze bevindingen laten zien dat de vulkaan het buitengewoon grote ozongat van vorig jaar kan verklaren, evenals de veel nattere dan verwachte zomer van 2024.
De uitbarsting zou nog jarenlang aanhoudende gevolgen kunnen hebben voor ons winterweer.
Een verkoelende rookwolk
Normaal gesproken leidt de rook van een vulkaan – en met name het zwaveldioxide dat zich in de rookwolk bevindt – uiteindelijk voor een korte periode tot afkoeling van het aardoppervlak.
Dit komt doordat het zwaveldioxide wordt omgezet in sulfaataërosolen, die zonlicht terug de ruimte in sturen voordat het het oppervlak bereikt. Door dit schaduweffect koelt het oppervlak een tijdje af, totdat het sulfaat weer naar het oppervlak valt of wordt geregend.
Dit is niet wat er met Hunga Tonga is gebeurd.
Omdat het een onderwatervulkaan was, produceerde Hunga Tonga weinig rook, maar veel waterdamp:100 à 150 miljoen ton, oftewel het equivalent van 60.000 Olympische zwembaden. De enorme hitte van de uitbarsting transformeerde enorme hoeveelheden zeewater in stoom, die vervolgens met de kracht van de uitbarsting hoog de atmosfeer in schoot.
Al dat water kwam terecht in de stratosfeer:een laag van de atmosfeer tussen zo’n 15 tot 40 kilometer boven het aardoppervlak, waar geen bewolking of regen ontstaat omdat het te droog is.
Waterdamp in de stratosfeer heeft twee belangrijke effecten. Ten eerste helpt het bij de chemische reacties die de ozonlaag vernietigen, en ten tweede is het een zeer krachtig broeikasgas.
Er is geen precedent in onze waarnemingen van vulkaanuitbarstingen om te weten wat al dat water met ons klimaat zou doen, en voor hoe lang. Dit komt omdat de enige manier om waterdamp in de hele stratosfeer te meten via satellieten is. Deze bestaan pas sinds 1979 en er is in die tijd geen soortgelijke uitbarsting geweest als Hunga Tonga.
Volg de damp
Experts in de stratosferische wetenschap over de hele wereld begonnen vanaf de eerste dag van de uitbarsting met het onderzoeken van satellietwaarnemingen. Sommige onderzoeken concentreerden zich op de meer traditionele effecten van vulkaanuitbarstingen, zoals de hoeveelheid sulfaataerosolen en hun evolutie na de uitbarsting, andere concentreerden zich op de mogelijke effecten van waterdamp, en sommige omvatten beide.
Maar niemand wist echt hoe de waterdamp in de stratosfeer zich zou gedragen. Hoe lang zal het in de stratosfeer blijven? Waar zal het heen gaan? En vooral:wat betekent dit voor het klimaat terwijl de waterdamp er nog is?
Dat waren precies de vragen die we wilden beantwoorden.
We wilden meer te weten komen over de toekomst, maar helaas is het onmogelijk om dat te meten. Daarom hebben we ons tot klimaatmodellen gewend, die speciaal zijn gemaakt om in de toekomst te kijken.
We hebben twee simulaties gedaan met hetzelfde klimaatmodel. In het ene geval gingen we ervan uit dat er geen vulkaan uitbarstte, terwijl we in het andere handmatig de 60.000 Olympische zwembaden aan waterdamp aan de stratosfeer toevoegden. Vervolgens vergeleken we de twee simulaties, wetende dat eventuele verschillen te wijten moesten zijn aan de toegevoegde waterdamp.
Wat hebben we ontdekt?
Het grote ozongat van augustus tot december 2023 was in ieder geval gedeeltelijk te wijten aan Hunga Tonga. Onze simulaties voorspelden het ozongat bijna twee jaar van tevoren.
Dit was met name het enige jaar waarin we enige invloed van de vulkaanuitbarsting op het ozongat zouden verwachten. Tegen die tijd had de waterdamp net genoeg tijd om de polaire stratosfeer boven Antarctica te bereiken, en in de daaropvolgende jaren zal er niet genoeg waterdamp meer over zijn om het ozongat te vergroten.
Omdat het ozongat tot eind december duurde, kwam er in de zomer van 2024 een positieve fase van de Southern Annular Mode. Voor Australië betekende dit een grotere kans op een natte zomer, wat precies het tegenovergestelde was van wat de meeste mensen verwachtten met de verklaarde El Nino. Nogmaals, ons model voorspelde dit twee jaar vooruit.
In termen van de mondiale gemiddelde temperaturen, die een maatstaf zijn voor de omvang van de klimaatverandering die we ervaren, is de impact van Hunga Tonga erg klein, slechts ongeveer 0,015 graden Celsius. (Dit werd onafhankelijk bevestigd door een ander onderzoek.) Dit betekent dat de ongelooflijk hoge temperaturen die we nu al ongeveer een jaar meten, niet kunnen worden toegeschreven aan de uitbarsting van de Hunga Tonga.
Disruptie voor de rest van het decennium
Maar er zijn enkele verrassende, blijvende gevolgen in sommige delen van de planeet.
Voor de noordelijke helft van Australië voorspelt ons model koudere en nattere winters dan gebruikelijk tot ongeveer 2029. Voor Noord-Amerika voorspelt het warmere dan gebruikelijke winters, terwijl het voor Scandinavië opnieuw koudere dan gebruikelijke winters voorspelt.
De vulkaan lijkt de manier te veranderen waarop sommige golven door de atmosfeer reizen. En atmosferische golven zijn verantwoordelijk voor hoogte- en dieptepunten, die ons weer rechtstreeks beïnvloeden.
Het is belangrijk hier te verduidelijken dat dit slechts één studie is, en één specifieke manier om te onderzoeken welke impact de uitbarsting van Hunga Tonga zou kunnen hebben op ons weer en klimaat. Net als elk ander klimaatmodel is het onze niet perfect.
We hebben ook geen andere effecten toegevoegd, zoals de El Niño-La Niña-cyclus. Maar we hopen dat ons onderzoek de wetenschappelijke belangstelling zal wekken om te proberen te begrijpen wat zo'n grote hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer zou kunnen betekenen voor ons klimaat.
Of het nu gaat om het bevestigen of tegenspreken van onze bevindingen, dat valt nog te bezien; we verwelkomen beide uitkomsten.