Kan vulkanske superudbrud føre til større afkøling? Undersøgelse tyder på nej

Ny forskning tyder på, at sollys-blokerende partikler fra et ekstremt udbrud ikke ville køle overfladetemperaturer på Jorden så alvorligt som tidligere anslået.

For omkring 74.000 år siden eksploderede Toba-vulkanen i Indonesien med en kraft, der er 1.000 gange kraftigere end udbruddet af Mount St. Helens i 1980. Mysteriet er, hvad der skete efter det – nemlig i hvilken grad den ekstreme eksplosion kunne have afkølet de globale temperaturer.

Når det kommer til de kraftigste vulkaner, har forskere længe spekuleret i, hvordan global afkøling efter udbrud – nogle gange kaldet vulkansk vinter – potentielt kan udgøre en trussel mod menneskeheden. Tidligere undersøgelser var enige om, at nogle planet-dækkende afkøling ville forekomme, men divergerede på hvor meget. Estimater har varieret fra 3,6°F til 14°F (2°C til 8°C).

I en ny undersøgelse offentliggjort i Journal of Climate , brugte et hold fra NASAs Goddard Institute for Space Studies (GISS) og Columbia University i New York avanceret computermodellering til at simulere superudbrud som Toba-begivenheden. De fandt ud af, at afkøling efter udbrud sandsynligvis ikke ville overstige 2,7°F (1,5°C) for selv de mest kraftfulde eksplosioner.

"De relativt beskedne temperaturændringer, vi fandt mest kompatible med beviserne, kunne forklare, hvorfor intet enkelt superudbrud har produceret klare beviser for en global katastrofe for mennesker eller økosystemer," siger hovedforfatter Zachary McGraw, en forsker ved NASA GISS og Columbia University .

For at kvalificere sig som et superudbrud skal en vulkan frigive mere end 240 kubik miles (1.000 kubikkilometer) magma. Disse udbrud er ekstremt kraftige - og sjældne. Det seneste superudbrud fandt sted for mere end 22.000 år siden i New Zealand. Det mest kendte eksempel kan være udbruddet, der sprængte Yellowstone-krateret i Wyoming for omkring 2 millioner år siden.

Små partikler, store spørgsmål

McGraw og kolleger satte sig for at forstå, hvad der drev divergensen i modeltemperaturestimater, fordi "modeller er det vigtigste værktøj til at forstå klimaændringer, der skete for længe siden til at efterlade klare registreringer af deres sværhedsgrad." De slog sig ned på en variabel, der kan være svær at fastlægge:størrelsen af ​​mikroskopiske svovlpartikler, der sprøjtes miles højt op i atmosfæren.

I stratosfæren (ca. 6-30 miles i højden) gennemgår svovldioxidgas fra vulkaner kemiske reaktioner for at kondensere til flydende sulfatpartikler. Disse partikler kan påvirke overfladetemperaturen på Jorden på to modvirkende måder:ved at reflektere indkommende sollys (forårsage afkøling) eller ved at fange udgående varmeenergi (en slags drivhusopvarmningseffekt).

I årenes løb har dette afkølingsfænomen også ansporet spørgsmål om, hvordan mennesker kan vende den globale opvarmning tilbage – et koncept kaldet geoengineering – ved bevidst at injicere aerosolpartikler i stratosfæren for at fremme en kølende effekt.

Forskerne viste, i hvilket omfang diameteren af ​​de vulkanske aerosolpartikler påvirkede temperaturerne efter udbrud. Jo mindre og tættere partiklerne er, jo større er deres evne til at blokere for sollys. Men at estimere størrelsen af ​​partikler er udfordrende, fordi tidligere superudbrud ikke har efterladt pålidelige fysiske beviser. I atmosfæren ændres størrelsen af ​​partiklerne, når de koagulerer og kondenserer. Selv når partikler falder tilbage til Jorden og bevares i iskerner, efterlader de ikke en klar fysisk rekord på grund af blanding og komprimering.

Ved at simulere superudbrud over en række partikelstørrelser fandt forskerne ud af, at superudbrud muligvis ikke er i stand til at ændre de globale temperaturer dramatisk mere end de største udbrud i moderne tid. For eksempel forårsagede udbruddet af Mount Pinatubo i Filippinerne i 1991 omkring et halvt graders fald i den globale temperatur i to år.

Luis Millán, en atmosfærisk videnskabsmand ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien, som ikke var involveret i undersøgelsen, sagde, at mysterierne bag super-udbrudskøling inviterer til mere forskning. Han sagde, at vejen frem er at foretage en omfattende sammenligning af modeller samt flere laboratorie- og modelundersøgelser af faktorerne, der bestemmer vulkanske aerosolpartikelstørrelser.

I betragtning af den vedvarende usikkerhed tilføjede Millán:"For mig er dette endnu et eksempel på, hvorfor geoengineering via stratosfærisk aerosolinjektion er lang, lang vej fra at være en levedygtig mulighed."

Flere oplysninger: Zachary McGraw et al., Alvorlig global afkøling efter vulkanske superudbrud? Svaret afhænger af ukendt aerosolstørrelse, Journal of Climate (2023). DOI:10.1175/JCLI-D-23-0116.1

Journaloplysninger: Journal of Climate

Leveret af NASA