Undersøgelse undersøger, hvordan massivt 2022-udbrud ændrede stratosfærens kemi og dynamik

Forfattere: [liste over forfattere]

Publikation: [Journalnavn], [bind], [sider], [år]

Abstrakt:

Det massive vulkanudbrud af Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HT-HH) den 15. januar 2022 frigav en hidtil uset mængde vulkansk materiale i stratosfæren, hvilket forårsagede betydelige forstyrrelser i dens kemi og dynamik. For at forstå disse effekter anvender vi en omfattende numerisk model, der simulerer udviklingen af ​​både atmosfærisk sammensætning og cirkulation. Vores modelsimuleringer initialiseres med realistiske forhold forud for udbruddet og strækker sig i flere måneder efterfølgende, hvilket giver os mulighed for at undersøge kortsigtede til mellemlangsigtede virkninger af udbruddet.

Nøgleresultater fra vores undersøgelse omfatter:

1. Hurtig dannelse af stratosfærisk aerosollag: HT-HH-udbruddet sprøjtede en stor masse svovldioxid (SO2) ind i stratosfæren, som hurtigt omdannes til sulfataerosoler. Disse aerosoler dannede et tæt lag i højder mellem 15 og 30 kilometer, der effektivt spredte og absorberede solstråling. Som et resultat oplevede stratosfæren betydelig afkøling i troperne, med temperaturfald på op til flere grader Celsius i ugerne efter udbruddet.

2. Ændringer i atmosfærisk sammensætning: Ud over svovldioxid- og sulfataerosoler frigav udbruddet også forskellige andre vulkanske gasser og askepartikler i stratosfæren. Disse stoffer ændrede koncentrationerne af sporgasser såsom ozon (O3), vanddamp (H2O) og nitrogendioxid (NO2). Den øgede aerosolbelastning og ændringer i sammensætningen har konsekvenser for strålingspåvirkning og ozonkemi i stratosfæren.

3. Påvirkninger på stratosfærisk dynamik: Den kombinerede effekt af aerosolopvarmning og strålingspåvirkning fra den vulkanske sky forstyrrede stratosfærens cirkulation. Disse forstyrrelser manifesterede sig som ændringer i vindmønstre, temperaturgradienter og bølgeaktivitet. Især afbrydelsen af ​​planetariske bølger førte til ændringer i transporten af ​​atmosfæriske bestanddele, hvilket potentielt kunne påvirke deres fordeling og levetid.

4. Transport og spredning af vulkanske aerosoler: Vores modelsimuleringer sporer transporten og spredningen af ​​vulkanske aerosoler over tid. Aerosolerne spredes zonalt rundt om kloden inden for få uger og danner et næsten ensartet lag i troperne. Imidlertid varierer den rumlige fordeling af aerosoler på højere breddegrader på grund af interaktioner med atmosfæriske cirkulationsmønstre. Den simulerede aerosoludvikling stemmer godt overens med satellitobservationer og målinger fra jordbaserede instrumenter.

Samlet set giver vores undersøgelse en detaljeret analyse af virkningerne af HT-HH-vulkanudbruddet i 2022 på stratosfærisk kemi og dynamik, hvilket hjælper med at fremme vores forståelse af vulkanske påvirkninger på jordens atmosfære. Resultaterne bidrager til det videnskabelige samfunds evne til at forudsige og afbøde potentielle konsekvenser af fremtidige vulkanudbrud.