Πώς η τεράστια έκρηξη του 2022 άλλαξε τη χημεία και τη δυναμική της στρατόσφαιρας
Έκρηξη του ηφαιστείου Hunga Tonga-Hunga Ha'apai στον Νότιο Ειρηνικό στις 14 Ιανουαρίου 2022, μία ημέρα πριν το μεγαλύτερο λοφίο έκρηξης θα επηρεάσει σημαντικά τη στρατοσφαιρική σύνθεση. Φωτογραφία- Tonga Geological Services.
Όταν το ηφαίστειο Hunga Tonga-Hunga Ha'apai εξερράγη στις 15 Ιανουαρίου 2022 στον Νότιο Ειρηνικό, προκάλεσε ένα ωστικό κύμα που έγινε αισθητό σε όλο τον κόσμο και προκάλεσε τσουνάμι στην Τόνγκα, τα Φίτζι, τη Νέα Ζηλανδία, την Ιαπωνία, τη Χιλή, το Περού και τις Ηνωμένες Πολιτείες .
Άλλαξε επίσης τη χημεία και τη δυναμική της στρατόσφαιρας το έτος που ακολούθησε την έκρηξη, οδηγώντας σε άνευ προηγουμένου απώλειες στο στρώμα του όζοντος έως και 7% σε μεγάλες περιοχές του νότιου ημισφαιρίου, σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών από το Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) και το Πανεπιστήμιο του Maryland.
Αυτές οι ατμοσφαιρικές αλλαγές, σύμφωνα με την έρευνα, ήταν η τεράστια ποσότητα υδρατμών που εγχύθηκε στη στρατόσφαιρα από το υποθαλάσσιο ηφαίστειο. Η θέση της στρατόσφαιρας είναι περίπου 8-30 μίλια πάνω από την επιφάνεια της Γης και είναι όπου βρίσκεται το προστατευτικό στρώμα του όζοντος.
«Η έκρηξη Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ήταν πραγματικά εκπληκτική καθώς διοχέτευσε περίπου 300 δισεκατομμύρια λίβρες νερού στη κανονικά ξηρή στρατόσφαιρα, η οποία είναι απλώς μια απολύτως απίστευτη ποσότητα νερού από ένα μόνο συμβάν», δήλωσε ο David Wilmouth, επιστήμονας στο SEAS και πρώτος συγγραφέας της εργασίας.
«Αυτή η έκρηξη μας έφερε σε αχαρτογράφητη περιοχή», δήλωσε ο Ross Salawitch, καθηγητής στο Διαεπιστημονικό Κέντρο Επιστήμης Συστημάτων Γης του Πανεπιστημίου του Maryland και συν-συγγραφέας της μελέτης.
«Δεν έχουμε δει ποτέ, στην ιστορία των δορυφορικών αρχείων, τόσο πολύ υδρατμούς που διοχετεύεται στην ατμόσφαιρα και το έγγραφό μας είναι το πρώτο που εξετάζει τις συνέπειες σε μεγάλες περιοχές και των δύο ημισφαιρίων μήνες μετά την έκρηξη χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα και ένα παγκόσμιο μοντέλο».
Η έκρηξη Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ήταν η μεγαλύτερη έκρηξη που έχει καταγραφεί ποτέ στην ατμόσφαιρα. Η έκρηξη εκτόξευσε αερολύματα και αέρια βαθιά στη στρατόσφαιρα. Κάποιο υλικό έφτασε στην κατώτερη μεσόσφαιρα, πάνω από 30 μίλια πάνω από την επιφάνεια της Γης, υψόμετρα που δεν καταγράφηκαν ποτέ από ηφαιστειακή έκρηξη. Προηγούμενες μελέτες διαπίστωσαν ότι η έκρηξη αύξησε τους υδρατμούς στη στρατόσφαιρα κατά 10% παγκοσμίως, με ακόμη υψηλότερες συγκεντρώσεις σε ορισμένες περιοχές του νότιου ημισφαιρίου.
Ο Wilmouth, ο Salawitch και η υπόλοιπη ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησαν δεδομένα από το Microwave Limb Sounder (MLS) στο δορυφόρο Aura της NASA, για να παρακολουθήσουν όχι μόνο πώς αυτός ο υδρατμός κινήθηκε σε όλη την υδρόγειο, αλλά και για να παρακολουθήσει τη θερμοκρασία και τα επίπεδα μονοξείδιο του χλωρίου (ClO), όζον (O3), νιτρικό οξύ (HNO3), και υδροχλώριο (HCl) στη στρατόσφαιρα για το έτος μετά την έκρηξη. Στη συνέχεια συνέκριναν αυτές τις μετρήσεις με δεδομένα που συνέλεξε η MLS από το 2005 έως το 2021 πριν από την έκρηξη.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι η έγχυση υδρατμών και διοξειδίου του θείου (SO2) άλλαξε τόσο τη χημεία όσο και τη δυναμική της στρατόσφαιρας. Όσον αφορά τη χημεία, το SO2 οδήγησε σε αύξηση των θειικών αερολυμάτων, τα οποία παρείχαν νέες επιφάνειες για χημικές αντιδράσεις να πραγματοποιηθούν.
«Ορισμένες αντιδράσεις μπορεί να μην συμβούν καθόλου ή συμβαίνουν μόνο αργά ή πιο γρήγορα εάν υπάρχουν διαθέσιμα αερολύματα στα οποία μπορούν να πραγματοποιηθούν αυτές οι αντιδράσεις», είπε ο Wilmouth.«Η έγχυση SO2 από το ηφαίστειο επέτρεψε να σχηματιστούν θειικά αερολύματα και η παρουσία υδρατμών οδήγησε στην πρόσθετη παραγωγή θειικών αερολυμάτων».
Τα αυξημένα θειικά αερολύματα και οι υδρατμοί ξεκίνησαν μια αλυσίδα γεγονότων στη σύνθετη ατμοσφαιρική χημεία που οδήγησε σε εκτεταμένες αλλαγές στις συγκεντρώσεις ορισμένων ενώσεων, συμπεριλαμβανομένου του όζοντος.
Οι επιπλέον υδρατμοί είχαν επίσης μια ψυκτική επίδραση στη στρατόσφαιρα, οδηγώντας σε μια αλλαγή στην κυκλοφορία, η οποία οδήγησε σε μείωση του όζοντος στο νότιο ημισφαίριο και αύξηση του όζοντος στις τροπικές περιοχές.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μέγιστη μείωση του όζοντος σημειώθηκε τον Οκτώβριο, δηλαδή εννέα μήνες μετά την έκρηξη.
«Είχαμε αυτή την τεράστια αύξηση στους υδρατμούς στη στρατόσφαιρα με μέτριες αυξήσεις στα θειικά που πυροδότησε μια σειρά γεγονότων που οδήγησαν σε σημαντικές αλλαγές στη θερμοκρασία και την κυκλοφορία, ClO, HNO3, HCl, O3 και άλλα αέρια», είπε ο Wilmouth.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές ελπίζουν να συνεχίσουν τη μελέτη παρακολουθώντας την επίδραση του ηφαιστείου το 2023 και μετά, καθώς οι υδρατμοί μετακινούνται από τους τροπικούς και τα μεσαία πλάτη στον πόλο του Νότιου Ημισφαιρίου, όπου έχει τη δυνατότητα να ενισχύσει τις απώλειες του όζοντος στην Ανταρκτική. Οι υδρατμοί αναμένεται να παραμείνουν ανυψωμένοι στη στρατόσφαιρα για μια περίοδο αρκετών ετών.
Η έρευνα συντάχθηκε από τον James Anderson, τον Philip S. Weld καθηγητή Ατμοσφαιρικής Χημείας στο SEAS. Freja Østerstrøm και Jessica Smith.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών και τον Harvard John A. Paulson
Περισσότερες πληροφορίες: David M. Wilmouth et al, Impact of the Hunga Tonga volcanic eruption on stratospheric structure, Proceedings of the National Academy of Επιστήμες (2023). DOI: 10.1073/pnas.2301994120
Πόσο γρήγορα μπορεί να αλλάξει ένα ηφαιστειακό νησί με την πάροδο του χρόνου;Αυτό είναι το Hunga Tonga-Hunga Haʻapai[ το όνομα του αλλάζει σε κάθε έκρηξη] στον νότιο Ειρηνικό, το 2014 ήταν δύο νησιά και ότι βλέπετε καταστράφηκε ολοσχερώς στις 15 Ιανουαρίου 2022 από μία τεράστια έκρηξη που άλλαξε και αλλάζει τη χημεία και τη δυναμική της στρατόσφαιρας.Ήταν πραγματικά εκπληκτική καθώς διοχέτευσε περίπου 300 δισεκατομμύρια λίβρες νερού στη κανονικά ξηρή στρατόσφαιρα, μια απολύτως απίστευτη ποσότητα νερού από ένα μόνο συμβάν. Δεν έχουμε δει κάτι ανάλογο στην σύγχρονη ιστορία μας. Η μέγιστη μείωση του όζοντος σημειώθηκε 9 μήνες μετά την έκρηξη και συνεχίζεται... ότι γίνεται κλιματικά στις μέρες μας μπορεί να έχει σχέση με αυτή την έκρηξη...
https://www.researchgate.net/figure/Changes-in-the-Hunga-Tonga-Hunga-Haapai-volcano-over-time-Note-the-subaerial-growth_fig2_361601566