Vulkanemissioner kan forårsage ændringer i atmosfæren over lang tid

Supervulkanen Los Chocoyos i Guatemala, Mellemamerika, brød ud omkring 84, For 000 år siden, og var en af ​​de største vulkanske begivenheder i de sidste 100, 000 år.

Nylige petrologiske data viser, at Los Chocoyos-udbruddet frigav store mængder svovl og ozonnedbrydende klor- og bromgasser.

Vulkanen var en del af den velkendte ring af ild, placeret som en hestesko omkring og i Stillehavet. Dette er en jordskælvszone, og her er 75% af alle kendte vulkaner (både aktive og sovende). Vulkanerne Atitlán og Tolimán fulgte Los Chocoyos -udbruddet, og forblive aktive i dag.

I et udbrud, super vulkaner kan forårsage enorm ødelæggelse lokalt, men de har også store virkninger over hele kloden på grund af de enorme gas- og støvemissioner til atmosfæren. Og som en forskergruppe nu viser, de kan forårsage store ændringer i atmosfæren over flere år.

Svækket ozonlag

Baseret på Los Chocoyos -udbruddet, forskere fra universitetet i Oslo (UiO), GEOMAR og NCAR simulerede emissioner af gasformigt svovl og halogen til atmosfæren i førindustriel tid. De brugte det amerikanske jordsystem Community Earth System Model (CESM)/Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM) med interaktive 'emissioner' af vulkanske aerosoler og gasser til atmosfæren.

Løbene viste, at forhøjede mængder sulfat og aerosoloptisk dybde (AOD) fra udbruddet ville vedvare i fem år i atmosfæren, og mængden af ​​halogen ville forblive høj i næsten 15 år.

Som en konsekvens af denne ændring i atmosfærisk kemi, ozonlaget ville falde sammen. Forskerne fandt en reduktion på 80 % i ozonlaget som et globalt gennemsnit.

"Svækkelse af ozon på denne skala kan forårsage en stigning på 550 % i UV -stråling i de første fem år efter udbruddet, som kan have meget alvorlige potentielle virkninger på mennesker og biosfære, siger Hans Brenna, første forfatter til undersøgelsen. Han er doktorand ved Institut for Geovidenskab ved UiO og forsker ved det norske meteorologiske institut.

Virkningen på klimaet efter et så stort vulkanudbrud vil vare op til flere årtier.

"Gendannelse af ozonniveauer og klima før udbrud tager 15 år og 30 år, henholdsvis, ifølge resultater fra simuleringerne. Den langvarige effekt af afkøling af Jordens overflade opretholdes af en øjeblikkelig stigning i havisområdet i Arktis, efterfulgt af et fald i havets varmetransport ved 60 ° N til Ishavet. Denne effekt vedvarer i op til 20 år, "siger Kirstin Krüger, professor i meteorologi ved UiO.

Udbrudets virkning rammer forskelligt

Forskerne fandt også ud af, at virkningen af ​​vulkanudbrud ville være forskellig i forskellige dele af kloden. På den nordlige halvkugle ville udbruddet forårsage afkøling på grund af øgede atmosfæriske aerosoler, hvilket ville øge nedbøren og resultere i et fald i primærproduktionen på mere end 25 %. De fandt også ud af, at havisedækket ville stige med 40 % i de første 3 år.

Ved ækvator og i de nordlige dele af Afrika, udbruddet ville forårsage øget luftfugtighed og resultere i meget højere primærproduktion i de første fem år efter udbruddet. Der ville være et skift af lavtrykszonen ved ækvator kendt som den intertropiske konvergenszone (ITCZ), som ville bevæge sig mere mod sydlige breddegrader. Ud over, havet ville reagere med El Niño-lignende mekanismer i løbet af de første tre år; de vil også flytte sydpå.

"Fordi modelusikkerheden for klimarespons og atmosfærisk kemi ved vulkanudbrud er stor, sådanne simuleringer som vores skulle understøttes af fysiske prøver fra paleo-arkiver såsom is- og sedimentkerner og en koordineret model-indbyrdes sammenligning, "Siger Brenna.

Atmosfærisk kemi - en vigtig disciplin for klimaforskning

Atmosfærisk kemi er en gren af ​​atmosfærisk videnskab, hvor kemien i Jordens atmosfære og andre planeter studeres. Det er et typisk tværfagligt forskningsfelt og er baseret på flere discipliner og metoder, såsom miljøkemi, meteorologi, computermodellering, fysik og geologi, for at nævne et par stykker. Forskning er i stigende grad knyttet til andre områder, såsom klimastudier.

Hovedforfatteren til denne artikel, Hans Brenna, modtog Outstanding Student Poster og PICO (OSPP) Awards fra European Geosciences Union (EGU) i 2018 for plakaten med titlen "Global ozonnedbrydning og forøgelse af UV-stråling forårsaget af præindustrielle tropiske vulkanudbrud."

Baseret på denne plakat, de blev inviteret af EGU til at skrive en artikel, og det er nu i den interaktive open-access journal Atmosfærisk kemi og fysik .