Image
Los Chocoyos Caldera Guatemala. Credit Steffen Kutterolf GEOMAR

Supervulkaner kan forårsake store ødeleggelser. Her er kalderaen etter Los Chocoyos, nå den vakre innsjøen Lake Atitlán. Foto: Stefen Kutterolf/GEOMAR

Vulkanutslipp kan gi endringer i atmosfæren i mange år

Da Los Chocoyos i Guatemala hadde utbrudd for 84.000 år siden, kan utslipp av svovel og klor ha påvirket klimaet i lang tid, viser ny forskning.

Supervulkanen Los Chocoyos (14,6∘N, 91,2∘W) i Guatemala hadde utbrudd for om lag 84.000 år siden og er en av de største vulkanske hendelsene i de siste 100.000 årene.

Nyere petrologiske data viser at utbruddet frigjorde store mengder svovel og ozon-ødeleggende klor og bromgasser.

You can also read this article in English

Vulkanen var en del av den kjente Ildringen (Pacific Ring of Fire) som ligger som en hestesko rundt og i Stillehavet. Dette er en jordskjelvsone, og her finnes 75 prosent av alle kjente vulkaner (aktive og sovende). Vulkanene Atitlán og Tolimán etterfulgte Los Chocoyos-utbruddet og er aktive i dag.

I et utbrudd kan supervulkaner forårsake store ødeleggelser lokalt, men også gi store utslag over hele kloden på grunn av utslipp av gass og støv til atmosfæren. Og, som en forskergruppe nå viser, gi store endringer i atmosfæren over flere år.

Svekket ozonlag

Med utgangspunkt i Los Chocoyos-utbruddet simulerte forskere fra UiO, GEOMAR og NCAR utslipp av gassen svovel og halogen til atmosfæren i pre-industriell tid. De brukte den amerikanske jordsystemmodellen Community Earth System Model (CESM)/Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM) med interaktive «utslipp» av vulkanske aerosoler og gasser til atmosfæren.

Simuleringene viste at forhøyede mengder sulfat og aerosol optisk dybde (et mål for hvor mye aerosolene svekker solstråling ) fra utbruddet ville vedvare i fem år i atmosfæren, og mengden av halogen ville holde seg høy i nesten 15 år etter utbruddet.

Fakta

Atmosfærekjemi er vitenskapen om kjemien i atmosfæren og omfatter produksjon, transport, fordeling og kjemiske reaksjoner mellom stoffer i troposfæren og stratosfæren.

Primærproduksjon er i økologien den mengden organisk materiale som et plantesamfunn (primærprodusentene) produserer ved fotosyntese (og kjemosyntese) gjennom ett år. 

Biosfæren er det området av jordkloden der det finnes organisk liv. Det vil si at biosfæren er summen av alle økosystemene på jorden.

Kilder: SNL og Wikipedia

Som en konsekvens av denne endringen i atmosfærekjemien, ville ozonlaget kollapse. Forskerne fant 80 prosent reduksjon av ozonlaget som et gjennomsnitt globalt sett.

– En så stor svekkelse i ozonlaget kan forårsake 550 prosent i økning av UV-stråling de første fem årene etter utbruddet, noe som potensielt kan ha svært alvorlig virkning på mennesker og biosfæren, sier Hans Brenna, førsteforfatter bak studien. Han er doktorgradsstudent ved Institutt for geofag på UiO og forsker ved Meteorologisk institutt.

Effekten på klimaet etter et slikt enormt vulkanutbrudd vil vare flere tiår.

– Gjenoppretting til ozonnivåer og klima før utbruddet tar henholdsvis 15 år og 30 år, ifølge resultater fra simuleringene. Den langvarige effekten av nedkjøling av jordens overflate opprettholdes av en øyeblikkelig økning av områder med arktisk havis, etterfulgt av en nedgang i havets varmetransport fra 60°N til polhavet som vedvarer i opptil 20 år, opplyser Kirstin Krüger. Hun er professor i meteorologi ved UiO.

Effekten av utbruddet rammer ulikt

Forskerne fant videre at virkningen av vulkanutbrudd ville slå ut ulikt på kloden. Nær den nordlige halvkule ville utbruddet forårsake nedkjøling på grunn av økt mengde aerosoler i atmosfæren, det ville bli økt nedbør og gi en nedgang i primærproduksjon på mer enn 25 prosent. De fant også at havisen ville øke med 40 prosent de første tre årene.

Ved ekvator og i de nordlige deler av Afrika ville utbruddet medføre økt fuktighet og resultere i mye større primærproduksjon (se faktaboks) i de første fem årene etter utbruddet. Det ville bli et skifte av lavtrykksonen ved ekvator kjent som Intertropical Convergence Zone (ITCZ) som ville trekke mer mot sørlige breddegrader. I tillegg ville havet reagert med El Niño-lignende mekanismer de tre første årene, også den med et skifte mot sør.

– Ettersom modellusikkerhetene for klimarespons og atmosfærekjemi ved vulkanutbrudd er store, vil slike simuleringer som vår måtte understøttes av fysiske prøver fra paleoarkivene, slik som is- og sedimentkjerner, og en koordinert modell-sammenligning, understreker Brenna.

Atmosfærekjemi viktig disiplin for klimaforskning

Atmosfærekjemi er en gren av atmosfærisk vitenskap der kjemien i jordas atmosfære og fra andre planeter studeres. Det er en typisk tverrfaglig forskningsgren og tar utgangspunkt i flere fagdisipliner og metoder, slik som miljøkjemi, meteorologi, datamodellering, fysikk og geologi, for å nevne noen. Forskning knyttes i økende grad til andre fagområder, slik som studier av klimaet.

Hovedforfatter av artikkelen, Hans Brenna, fikk i 2018 prisen Outstanding Student Poster and PICO (OSPP) Awards fra European Geosciences Union (EGU) for posteren Global ozon depletion and increase of UV radiation caused by pre-industrial tropical volcanic eruptions (pdf).

På bakgrunn av denne posteren ble de invitert av EGU til å skrive en artikkel, og det er denne som nå foreligger i det interaktive open-access tidskriftet Atmospheric Chemistry and Physics.

Vitenskapelig artikkel:

Brenna, H., Kutterolf, S., Mills, M.J., and Krüger, K. 2020. The potential impacts of a sulfur- and halogen-rich supereruption such as Los Chocoyos on the atmosphere and climate. Atmos. Chem. Phys., 20, 6521–6539. https://doi.org/10.5194/acp-20-6521-2020