Η επίδραση του ηφαιστείου Χούνγκα Τόνγκα στο Παγκόσμιο Κλίμα

Οι ηφαιστειακές εκρήξεις συνήθως ψύχουν την επιφάνεια της Γης απελευθερώνοντας διοξείδιο του θείου, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε αερολύματα, τα οποία αντανακλούν το ηλιακό φως. Ωστόσο, η έκρηξη του ηφαιστείου  Hunga Tonga-Hunga Ha’apai στον Ειρηνικό απελευθέρωσε μια σημαντική ποσότητα υδρατμών – ένα ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου – στη στρατόσφαιρα με άγνωστες ακόμη συνέπειες. 

Πρόσφατη μελέτη δημοσιευμένη στις 14 Αυγούστου 2024 παραβλέπει το φαινόμενο του αερολύματος και εξετάζει τις συνέπειες των μεγάλων ανωμαλιών των υδρατμών της στρατόσφαιρας και αποκαλύπτει ότι οι επιφανειακές θερμοκρασίες σε μεγάλες περιοχές του κόσμου  θα αυξάνονται κατά πάνω από 1,5°C για αρκετά χρόνια, αν και ορισμένες περιοχές θα παρουσιάζουν ψύξη κοντά στον 1°C. Επιπλέον, η έρευνα προτείνει μια πιθανή σύνδεση μεταξύ της έκρηξης και της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας στον τροπικό Ειρηνικό, η οποία απαιτεί περαιτέρω εμβάθυνση .

Αλλη φετινή μελέτη το Μάιο του 2024 διαπίστωσε ότι υπάρχουν ανωμαλίες τάσης στις παγκόσμιες βιογεωχημικές ιδιότητες του ωκεανού που σχετίζονται με το κλίμα και προύπτουν από δορυφορικές μετρήσεις του χρώματος των  ωκεανών,  που μας έδειξαν σημαντική μείωση στις συγκεντρώσεις άνθρακα φυτοπλαγκτού μετά τις εκρήξεις του υποθαλάσσιου ηφαιστείου  Οι ανωμαλίες παρατηρούνται με τηλεπισκόπηση από πολλαπλές δορυφορικές αποστολές, αλλά όχι από επιτόπιες παρατηρήσεις, υποδηλώνοντας έτσι ότι οι παρατηρούμενες ανωμαλίες είναι αποτέλεσμα σφαλμάτων ανάκτησης του χρώματος στον ωκεανό και όχι από σημαντική αλλαγή στις συγκεντρώσεις του φυτοπλαγκτού. Με άλλα λόγια η μελέτη μας αναφέρει ότι η  αυξημένη συγκέντρωση αερολυμάτων στη στρατόσφαιρα μετά τις εκρήξεις οδηγεί σε παραβίαση ορισμένων θεμελιωδών υποθέσεων στους αλγόριθμους επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται για την απόκτηση θαλάσσιων βιογεωχημικών ιδιοτήτων από δορυφορικές ραδιομετρικές παρατηρήσεις και αποδεικνύεται μέσω προσομοιώσεων μεταφοράς ακτινοβολίας ότι αυτή είναι η πιθανή αιτία στις ανώμαλες αυτές τάσεις.

Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΕΚΡΗΞΗΣ ΤΟΥ ΗΦΑΙΣΤΕΊΟΥ ΧΟΟΥΝΓΚΑ ΤΟΝΓΚΑ

Το ηφαίστειο Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (Χούνγκα Τόνγκα για συντομία) εξερράγη στις 15 Ιανουαρίου 2022 στο Βασίλειο της Τόνγκα στον Ειρηνικό. Δημιούργησε ένα τσουνάμι που προκάλεσε προειδοποιήσεις σε ολόκληρη τη λεκάνη του Ειρηνικού και έστειλε ηχητικά κύματα σε όλο τον κόσμο πολλές φορές. Μια πρόσφατη και νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Journal of Climate διερευνά τις κλιματικές επιπτώσεις αυτής της έκρηξης. 

Τα ευρήματα  δείχνουν ότι το ίδιο το ηφαίστειο μπορεί να μας δώσει εξηγήσεις για την εξαιρετικά μεγάλη τρύπα του όζοντος του περασμένου έτους, καθώς και το πολύ πιο υγρό από το αναμενόμενο καλοκαίρι του 2024. Η έκρηξη αυτή θα μπορούσε να έχει παρατεταμένες επιπτώσεις στον χειμερινό καιρό για τα επόμενα χρόνια.

Τhis graphic depicts how the ejection of water vapor from Hunga-Tonga volcano accelerated ozone depletion in the stratosphere. Credit: Chelsea Thompson/Chemical Sciences Laboratory

ΤΟ “ΔΡΟΣΕΡΟ” ΣΥΝΝΕΦΟ ΤΟΥ ΚΑΠΝΟΥ

Συνήθως, ο καπνός ενός ηφαιστείου – και συγκεκριμένα το διοξείδιο του θείου που περιέχεται στο σύννεφο του καπνού – οδηγεί τελικά σε ψύξη της επιφάνειας της Γης για σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτό συμβαίνει επειδή το διοξείδιο του θείου μετατρέπεται σε θειικά αερολύματα, τα οποία στέλνουν το ηλιακό φως πίσω στο διάστημα πριν φτάσει στην επιφάνεια. Αυτό το εφέ σκίασης σημαίνει ότι η επιφάνεια κρυώνει για λίγο, μέχρι το θειικό άλας να πέσει ξανά στην επιφάνεια ή να βρέξει.

Αυτό  όμως δεν συνέβη για το Χούνγκα Τόνγκα.

Επειδή ήταν ένα υποβρύχιο ηφαίστειο, το Hunga Tonga παρήγαγε λίγο καπνό, αλλά πολλούς υδρατμούς: 100–150 εκατομμύρια τόνους, ή το ισοδύναμο 60.000 ολυμπιακών πισινών.

Η τεράστια θερμότητα της έκρηξης μετέτρεψε τεράστιες ποσότητες θαλασσινού νερού σε ατμό, ο οποίος στη συνέχεια εκτοξεύτηκε ψηλά στην ατμόσφαιρα με τη δύναμη της έκρηξης.

BINTEO τtης έκρηξης Hunga Tonga που καταγράφηκε στις 15 Ιανουαρίου 2022 από τον μετεωρολογικό δορυφόρο Himawari-8 της Ιαπωνίας. Το plume έχει διάμετρο λίγο λιγότερο από 500 χλμ. Ιαπωνική Μετεωρολογική Υπηρεσία

Όλο αυτό το νερό κατέληξε στη στρατόσφαιρα δηλαδή σε ένα στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ περίπου 15 και 40 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια, το οποίο δεν παράγει ούτε σύννεφα ούτε βροχή επειδή είναι πολύ ξηρό. Οι υδρατμοί στη στρατόσφαιρα έχουν δύο κύρια αποτελέσματα. Πρώτον, βοηθούν στις χημικές αντιδράσεις που καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος, και δεύτερο, είναι ένα πολύ ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου.

Δεν υπάρχει προηγούμενο στις παρατηρήσεις μας για ηφαιστειακές εκρήξεις για να γνωρίζουμε τι θα έκανε όλο αυτό το νερό στο κλίμα μας και για πόσο καιρό. Αυτό συμβαίνει γιατί ο μόνος τρόπος μέτρησης των υδρατμών σε ολόκληρη τη στρατόσφαιρα είναι μέσω δορυφόρων που υπάρχουν μόνο από το 1979, και δεν υπήρξε έκρηξη παρόμοια με την Hunga Tonga από εκείνη την εποχή.

ΑΚΟΛΟΥΘΩΝΤΑΣ ΤΟΥΣ ΥΔΡΑΤΜΟΥΣ

Οι ειδικοί στην επιστήμη της στρατόσφαιρας σε όλο τον κόσμο άρχισαν να εξετάζουν δορυφορικές παρατηρήσεις από την πρώτη ημέρα της έκρηξης. Ορισμένες μελέτες επικεντρώθηκαν στις πιο παραδοσιακές επιδράσεις των ηφαιστειακών εκρήξεων, όπως η ποσότητα των θειικών αερολυμάτων και η εξέλιξή τους μετά την έκρηξη, ορισμένες επικεντρώθηκαν στις πιθανές επιδράσεις των υδρατμών και μερικές περιελάμβαναν και τις  δύο.  Αλλά κανείς δεν ήξερε πραγματικά πώς θα συμπεριφερόταν οι υδρατμοί στη στρατόσφαιρα. Πόσο καιρό θα παραμείνουν στη στρατόσφαιρα; Πού θα πάνε ; Και, το πιο σημαντικό, τι σημαίνει αυτό για το κλίμα,  όσο οι υδρατμοί είναι ακόμα εκεί;

Αυτές ήταν ακριβώς οι ερωτήσεις που ξεκινήσαν οι επιστήμονες να απαντήσουν .Ήθελαν  να μάθουν για το μέλλον και δυστυχώς αυτό αποδείχτηκε ότι είναι αδύνατο να το μετρήσουν πλήρως . Αυτός είναι ο λόγος που στράφηκαν σε κλιματικά μοντέλα, τα οποία είναι ειδικά φτιαγμένα για να κοιτάξουν το μέλλον. Έγιναν δύο προσομοιώσεις με το ίδιο κλιματικό μοντέλο. Στο ένα, υπέθεσαν ότι δεν έγινε έκρηξη του ηφαιστείου , ενώ στο άλλο πρόσθεσαν χειροκίνητα τις 60.000 ολυμπιακές πισίνες με υδρατμούς στη στρατόσφαιρα. Στη συνέχεια, συνέκριναν τις δύο προσομοιώσεις, γνωρίζοντας ότι τυχόν διαφορές πρέπει να οφείλονται στους προστιθέμενους υδρατμούς.

Φωτογραφία : Μια άποψη μεγάλου υψομέτρου της Γης με την καμπύλη της καθαρά ορατή και ένα καφέ γκρι plume που καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος της ορατής επιφάνειας. Το νέφος τέφρας από την έκρηξη της Χούνγκα Τόνγκα σε μια εικόνα που τραβήχτηκε από έναν αστροναύτη στις 16 Ιανουαρίου 2022 από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. -NASA

TI ΜΑΘΑΜΕ ΤΕΛΙΚΑ

Η μεγάλη τρύπα του όζοντος από τον Αύγουστο έως τον Δεκέμβριο του 2023 οφειλόταν εν μέρει στην Hunga Tonga. Οι προσομοιώσεις προέβλεψαν αυτή την τρύπα του όζοντος σχεδόν δύο χρόνια νωρίτερα. Συγκεκριμένα, αυτή ήταν η μόνη χρονιά που θα περιμέναμε οποιαδήποτε επίδραση της ηφαιστειακής έκρηξης στην τρύπα του όζοντος. Μέχρι τότε, οι υδρατμοί είχαν αρκετό χρόνο για να φτάσουν στην πολική στρατόσφαιρα πάνω από την Ανταρκτική, και κατά τη διάρκεια των μεταγενέστερων ετών δεν θα μείνουν αρκετοί υδρατμοί για να μεγεθύνουν την τρύπα του όζοντος.

Καθώς η τρύπα του όζοντος διήρκεσε μέχρι τα τέλη Δεκεμβρίου 2023 , ήρθε μια θετική φάση της Νότιας Δακτυλιοειδούς Λειτουργίας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2024. Για την Αυστραλία αυτό σήμαινε μεγαλύτερη πιθανότητα για ένα υγρό καλοκαίρι, το οποίο ήταν ακριβώς αντίθετο από αυτό που περίμεναν οι περισσότεροι άνθρωποι με το δηλωμένο El Νίνιο. Και πάλι, το μοντέλο το είχε προβλέψει δύο χρόνια πριν.

ΤΙ ΙΣΧΥΕΙ ΓΙΑ ΤΙΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ

Όσον αφορά τις παγκόσμιες μέσες θερμοκρασίες, οι οποίες είναι ένα μέτρο της κλιματικής αλλαγής που βιώνουμε, ο αντίκτυπος της Χούνγκα Τόνγκα βρέθηκε ότι είναι μικρός, μόνο περίπου 0,015 βαθμούς Κελσίου. (Αυτό επιβεβαιώθηκε ανεξάρτητα από άλλη μελέτη.)

Αυτό σημαίνει ότι οι υψηλές θερμοκρασίες που μετράμε εδώ και περίπου ένα χρόνο δεν μπορούν να αποδοθούν πλήρως στην έκρηξη Hunga Tonga παρά μόνο μερικώς . Εδώ τίθεται το θέμα της έρευνας κάποιων διορθώσεων στα ραδιόμετρα των δορυφόρων . Αναφέρεται ότι στο Φασματοραδιόμετρο Απεικόνισης Μέτριας Ανάλυσης (MODIS) οι αρνητικές αποκλίσεις  έφτασαν τους -0,3 K και έναν ετήσιο μέσο όρο −0,1 K βόρεια των 40°S στο Νότιο Ημισφαίριο . Σε σχετική μελέτη παρουσιάζονται οι χωρικές και χρονικές εξελίξεις των ανωμαλιών του MODIS SST. Οι προσομοιώσεις μεταφοράς ακτινοβολίας καταδεικνύουν την επίδραση του αερολύματος στις ανακτήσεις MODIS SST προκαλώντας πρόσθετο έλλειμμα θερμοκρασίας φωτεινότητας (BT) στα 11 μm και μείωση των διαφορών BT, καθώς το χαρακτηριστικό της φασματικής εξασθένησης μεταξύ 11 και 12 μm είναι αντίθετο από αυτό του H2O. Συνεπώς, είναι επιθυμητή μια διόρθωση για τα αποτελέσματα αερολύματος στον αλγόριθμο ανάκτησης.

Υπάρχουν όμως παράλληλα μερικές εκπληκτικές, μόνιμες επιπτώσεις σε ορισμένες περιοχές του πλανήτη .

Για το βόρειο μισό της Αυστραλίας, το μοντέλο προβλέπει ψυχρότερους και υγρότερους από το συνηθισμένο χειμώνες μέχρι περίπου το 2029. Για τη Βόρεια Αμερική, προβλέπει θερμότερους από το συνηθισμένο χειμώνες, ενώ για τη Σκανδιναβία, προβλέπει και πάλι ψυχρότερους από το συνηθισμένο.

Το ηφαίστειο φαίνεται να αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο κάποια κύματα ταξιδεύουν στην ατμόσφαιρα. Και τα ατμοσφαιρικά κύματα είναι υπεύθυνα για τα ψηλά και τα χαμηλά, που επηρεάζουν άμεσα τον καιρό μας. Είναι σημαντικό εδώ να διευκρινίσουμε ότι τα παραπάνω συμπεράσματα προκύπτουν μόνο από μία μελέτη και ένα συγκεκριμένο τρόπο διερεύνησης του αντίκτυπου που μπορεί να έχει η έκρηξη Hunga Tonga στον καιρό και το κλίμα μας. Όπως κάθε άλλο κλιματικό μοντέλο, έτσι και το παρόν της μελέτης δεν είναι τέλειο καθώς δεν συμπεριελήφθησαν αλλοι παράγοντες όπως ο κύκλος El Niño–La Niña. Ελπίζουμε όμως ότι οι μελέτες που αναφέρουμε στο άρθρο μας θα προκαλέσουν  το επιστημονικό ενδιαφέρον για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τι μπορεί να σημαίνει για το κλίμα μας μια τόσο μεγάλη ποσότητα υδρατμών στη στρατόσφαιρα.

Πέραν των κλιματικών μοντέλων, σίγουρο και απαραίτητο είναι να διερευνηθεί αν οι μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές που παρουσιάζονται από τους δορυφόρους  οφείλονται σε σφάλματα των ραδιομέτρων τους ή όχι .Είτε πρόκειται να επιβεβαιώσουμε είτε να αντικρούσουμε τα ευρήματά μας, αυτό μένει να φανεί – χαιρετίζουμε οποιοδήποτε αποτέλεσμα. 

Πηγές : https://www.nasa.gov/earth/tonga-eruption-blasted-unprecedented-amount-of-water-into-stratosphere/ , https://theconversation.com/6-reasons-why-global-temperatures-are-spiking-right-now-215140 , https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/37/17/JCLI-D-23-0437.1.xml,  https://www.nature.com/articles/s43247-022-00618-z