Bijzondere vulkaanuitbarsting laat jaren later nog sporen na in de atmosfeer

Vulkaanuitbarstingen kunnen een groot effect hebben op het weer op aarde. Dit komt doordat ze vulkaanstof, dat onder andere uit zwavelverbindingen bestaat, tot grote hoogte de atmosfeer in kunnen stoten. Als bij een zeer krachtige uitbarsting vulkaanstof hoog in de atmosfeer terechtkomt, kan het zonlicht tegenhouden, waardoor het tijdelijk kouder wordt op aarde. De in 1991 uitgebarsten vulkaan Pinatubo in de Filipijnen zorgde er op deze manier voor dat de gemiddelde temperatuur wereldwijd gedurende ongeveer twee jaar met een kwart tot een halve graad daalde.

Daarvoor moet een uitbarsting wel krachtig genoeg zijn om het vulkaanstof tot in de stratosfeer te brengen. Dit is het deel van de atmosfeer tussen ongeveer 10 en 50 kilometer hoogte. Zulke uitbarstingen komen eigenlijk alleen voor bij vulkanen in de tropen.

Uitzonderlijke vulkaanuitbarsting

Een voorbeeld van zo’n uitzonderlijk krachtige uitbarsting is die van de vulkaan Hunga Tonga–Hunga Haʻapai. Bij deze onderzeese vulkaan in de Stille Oceaan vond op 15 januari 2022 een explosie plaats waarbij vulkaanstof tot wel 58 kilometer hoogte de lucht in werd geschoten. Bijzonder aan deze uitbarsting was dat de vulkaan onder water ligt, waardoor er naast zwavelverbindingen ook een enorme hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer terechtkwam.

Uit het deze week verschenen vuistdikke rapport, waarin de uitbarsting is geanalyseerd met behulp van satellietmetingen, weerballonnen, grondmetingen en klimaatmodellen, blijkt dat het uiteindelijke effect op de temperatuur aan het aardoppervlak klein was. Bij de uitbarsting kwam ongeveer evenveel zwavel vrij als bij de uitbarsting van de Pinatubo. Zwavel in de stratosfeer zorgt daar normaal gesproken voor opwarming, terwijl het aan het aardoppervlak juist tot afkoeling leidt. Toch bleef dit keer een duidelijk koelend effect uit. 95 procent van de uitgestoten zwavel kwam namelijk via waterdruppels van de uitgestoten waterdamp weer terecht op het aardoppervlak.

Tegelijkertijd kwam er door de uitbarsting wel extreem veel waterdamp in de stratosfeer terecht: naar schatting zo’n 150 miljard kilo, vergelijkbaar met ongeveer 60000 olympische zwembaden aan water. Hierdoor werd de stratosfeer wereldwijd ongeveer 10 procent natter. Omdat de luchtstroming op deze hoogte traag is, is een groot deel van deze waterdamp daar nu nog steeds aanwezig.

Effect op de temperatuur

Waterdamp is een broeikasgas en kan bijdragen aan opwarming van het aardoppervlak. In dit geval kwam de waterdamp echter zo hoog in de stratosfeer terecht, dat het effect aan de grond nauwelijks meetbaar was. Als dezelfde hoeveelheid waterdamp lager in de atmosfeer was beland, op zo’n 10 tot 15 kilometer hoogte, dan zou de temperatuur aan het aardoppervlak waarschijnlijk wél zijn toegenomen.

Doordat het koelende effect van de zwavel en het opwarmende effect van de waterdamp elkaar uiteindelijk vrijwel in evenwicht hielden, bleef de invloed op de temperatuur op aarde zeer beperkt en voor ons onmerkbaar. Hoewel er gemiddeld genomen dus nauwelijks effect is op de temperatuur aan het aardoppervlak, zorgt de toegenomen hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer daar wel voor een koelend effect en voor een andere dynamiek van de stratosfeer. Dat maakt deze uitbarsting wetenschappelijk interessant, onder andere met het oog op klimaatmodellen.

Juist omdat deze uitbarsting zo uitzonderlijk was, bestond er vooraf veel onzekerheid over de gevolgen voor de atmosfeer en het wereldwijde klimaat. Het nieuwe rapport laat zien dat niet elke grote vulkaanuitbarsting automatisch tot afkoeling op aarde leidt en levert unieke inzichten op om in de toekomst beter te begrijpen hoe vulkaanuitbarstingen de atmosfeer en uiteindelijk ook ons weer beïnvloeden.