Tonga, grote uitbarstingen en afkoeling van de aarde
De uitbarsting van de vulkaan van Tonga is nu meer dan een half jaar geleden en er zijn geen tekenen dat die een verkoelend effect heeft gehad op het klimaat. Want vaak worden grote vulkaanuitbarstingen in verband gebracht met een globale temperatuursdaling. En omdat Tonga een van de grootste uitbarstingen was die ooit is geregistreerd, werd er volop gespeculeerd over hoe de atmosfeer erop zou reageren. Maar de broodnodige verkoeling bleek een illusie, want hitte en droogte grijpen meer dan ooit om zich heen. We trekken na hoe de uitbarsting van Tonga verschilt van die van andere grote vulkanen.
Artikel door Kathelijne Bonne. Foto bovenaan: Tonga atmosferische pluim vanuit ISS (NASA, Kayla Barron)
Op 15 januari 2022 barstte een toen nog totaal onbekende vulkaan in de Stille Zuidzee uit, voluit de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH). Voor het gemak zeggen we gewoon Tonga. De askolom steeg tot een hoogte van 48 km, tsunami's rolden over de Stille Oceaan, het gebrul was tot in Alaska te horen, een atmosferische drukgolf werd wereldwijd gemeten.
Ring van vuur
Deze onderzeese vulkaan bevindt zich in de eilandnatie Tonga, op ongeveer 2000 km van Nieuw-Zeeland. De vulkaan zit grotendeels onder het wateroppervlak, en alleen een paar kleine eilandjes lieten zien waar de rand van de krater is (was). De uitbarsting was uiterst explosief, mede door het plotselinge verdampen van een grote hoeveelheid zeewater.
Tonga ligt in een zeer actief deel van de aardkorst, waar de ene tektonische plaat onder de andere duikt. Dat noemt men een subductiezone. De Kermadec-Tonga subductiezone is bezaaid met vulkanen en is een deel van de Ring van Vuur in de Stille Oceaan.
De omvang van een uitbarsting wordt uitgedrukt door de Vulkanische Explosiviteitsindex of VEI, gaande van 1 tot 8. Tonga was 5 of 6, er wordt nog over gedebatteerd. Pinatubo in 1991 was een 6. Op een dichtbevolkt continent zou dat totale chaos hebben veroorzaakt. Op open zee veroorzaakte de Tonga-vulkaan verwoesting op de omringende eilanden, o.a. in de hoofdstad.
Een paar mensen kwamen om het leven door de tsunami, onder meer in Peru. Sindsdien is het onderzoek naar (en de voorbereiding op) tsunami's opnieuw in een stroomversnelling geraakt, zoals beschreven in 'Three ways to survive a tsunami', door geologe Roseanne Chambers, die in de buurt van San Franciso woont, waar de tsunami van Tonga ook aan land kwam.
Frankenstein
Naast de onmiddellijke en lokale effecten,
zoals pyroklastische stromen, asregens en tsunami's, hebben grote
vulkaanuitbarstingen soms ook een wereldwijde langetermijnimpact. Grote
omwentelingen in de geschiedenis liepen meer dan eens synchroon met
natuurrampen.
Zo zijn de Neanderthalers mogelijks uit Zuid-Italië verdwenen als gevolg van een uitbarsting van de supervulkaan Campi Flegrei, bijna 40 duizend jaar geleden. Er zijn vermoedelijke verbanden tussen de ineenstorting van Egypte ten tijde van Cleopatra en een uitbarsting van de Okmok in Alaska. De Franse Revolutie zou een gevolg zijn van de IJslandse vulkaan Laki. Tambora in 1815 was verantwoordelijk voor een jaar zonder zomer en een temperatuurdaling van 2 graden in Europa. De belabberde Europese zomer van toen zette schrijfster Mary Shelley aan tot het schrijven van haar meesterwerk Frankenstein. Al deze uitbarstingen hadden iets gemeen, ze veroorzaakten grote ontwrichting, niet alleen plaatselijk, maar wereldwijd.
Voorspelbaarheid
Een kolossale uitbarsting kan de zon verduisteren, veranderingen veroorzaken in de zeewatertemperatuur, in het El Niño weerfenomeen en in de watercyclus. Dit heeft op zijn beurt verstrekkende gevolgen, vooral omdat de mens, en de meeste levensvormen, de voorkeur geven aan voorspelbaar weer.
Sinds het ontstaan van de mensheid en de opkomst van beschavingen na de laatste IJstijd, zijn we vertroeteld geweest met redelijk stabiel weer. Sinds de prehistorie hebben we gerekend op en gebeden voor een betrouwbare opeenvolging van seizoenen, jaar na jaar. In feite is de hele beschaving gebaseerd op deze voorspelbaarheid sinds de landbouw werd uitgevonden.
Maar als het op een bepaalde plaats te koud, te heet, te nat of te droog was dan mislukte de oogst. Een paar moeilijke jaren kunnen overbrugd worden. Mensen nemen dan hun toevlucht tot opgeslagen, gedroogd voedsel en andere hulpbronnen, voor zover ze daar technieken voor hadden. Maar na enkele jaren leidde ongewoon weer (vooral droogte) meer dan eens tot hongersnood en oorlog, migratie en grote machtsverschuivingen, zoals in detail wordt uitgelegd in een van mijn favoriete boeken: Ondergang van Jared Diamond.
Wah Wah Springs
Van alle tektonische activiteiten die van de aarde een actieve, levende, bewegende planeet maken met aardbevingen, tsunami's, modderstromen, enz., hebben vulkaanuitbarstingen potentieel een veel grotere impact dan alle andere rampen. Alleen een meteorietinslag zou erger zijn, maar de kans daarop is veel kleiner. Tonga was al verwoestend genoeg, maar de moderne mens heeft de meest cataclysmische vulkaanuitbarstingen nog niet meegemaakt. D.w.z. die met een VEI 7 of VEI 8, zoals Yellowstone, die tientallen keren groter zijn dan Tonga of Pinatubo.
De schaal van uitbarstingen wordt in perspectief geplaatst in het artikel Something Important We Know About Volcanoes, ook van Roseanne Chambers, waarin zij acht vulkanen noemt die een wereldwijde ontwrichting kunnen veroorzaken die veel verder gaat dan de impact van Tonga. Zij vermeldt een van de grootste uitbarstingen ooit: Wah Wah Springs in de Verenigde Staten. Ik had er nog nooit van gehoord, maar Wikipedia legt uit dat het 30 miljoen jaar geleden gebeurde tijdens het Oligoceen, en dat de omvang ervan pas in 2013 werd ontdekt.
Armageddon
Hoewel de gedachte van grote, onvoorstelbare rampen ons een onbehaaglijk gevoel geeft, en het makkelijker is om te doen alsof ze nooit zullen voorvallen, is het beter om voorbereid te zijn. Zoals Roseanne zegt in haar artikel: "Alleen als we de feiten onder ogen zien, hebben we een kans om paraat te staan voor gebeurtenissen waarvan we hopen dat ze nooit zullen gebeuren, maar waarvan de geschiedenis ons vertelt dat het wel kan"; en ze haalt Benjamin Franklin aan:
"By failing to prepare, you are already preparing to fail"
Hollywoodfilms laten zien hoe we asteroïden kunnen wegmeppen of opblazen (Armageddon), of net niet als we de dreiging niet serieus nemen (Don't Look Up). Ruimtevaartorganisaties ontvangen enorme sommen geld om misschien ooit zo'n huzarenstuk uit te voeren. Maar geen enkel agentschap krijgt geld om de gevolgen van mega-uitbarstingen in kaart te brengen en plannen te maken voor de nasleep. Zo ziet het er ook naar uit dat we niet snel genoeg handelen om de klimaatverandering te keren, wat eigenlijk veel gemakkelijker en goedkoper is dan de opkuis van een inslag of super-uitbarsting.
Klimaatmodel
Tonga was, in termen van explosiviteit, 500 keer krachtiger dan Hiroshima. Toen wetenschappers zich dit realiseerden, begonnen ze hypotheses te bedenken over de gevolgen voor het klimaat.
Chinese wetenschappers publiceerden een klimaatmodel in het vakblad Advances of Atmospheric Sciences. Daarin gebruikten ze de ligging van de vulkaan, de uitgestoten aerosolen (mengsel van as-, gas- en stofdeeltjes, b.v. mist, wolken, nevel, smog, rook, ... ), en hun chemische samenstelling, als variabelen. Om het model te testen, vergeleken ze ook gegevens van 70 uitbarstingen van het laatste millennium en hun klimaateffecten.
Zwaveldioxide in de aerosolen
Uit de resultaten blijkt dat de invloed van Tonga op het klimaat te verwaarlozen is. Het klimaat op het noordelijk halfrond zou slechts 0,004 graden Celsius zijn gedaald, en op het zuidelijk halfrond iets meer, 0,018 graden, ook niet veel.
Dat ligt aan de chemie van de stratosferische aerosolen. Vulkanen stoten veel gassen uit, waaronder zwaveldioxide (SO2). Wanneer zwaveldioxide in contact komt met zuurstof vormt zich zwavelzuur. Dit bindt zich met water en vormt druppeltjes die een deel van de zonnestraling terugkaatsen in de ruimte. De planeet ontvangt daardoor minder zonlicht en koelt af, zij het tijdelijk.
Tonga vs Pinatubo
De massa zwaveldioxide die in Tonga vrijkwam was blijkbaar niet genoeg is om een merkbaar effect te op te wekken. Ter vergelijking: Pinatubo stootte vijftig keer zoveel zwavel uit en veroorzaakte een daling van de wereldgemiddelde temperatuur met 0,6 graden (Celsius). Het effect duurde twee jaar.
Ook de ligging van Tonga speelt een rol bij de lager dan verwachte impact. Vulkanen op het zuidelijk halfrond hebben vooral invloed op het klimaat aan die kant van de aardbol, terwijl vulkanen op het noordelijk halfrond en in de tropen een meer globale invloed hebben, zoals de Chinese klimatologen stellen.
Toch moeten we de algemene resultaten met een korreltje zout nemen. Klimaatberekeningen zijn zeer complex en er zijn niet genoeg gegevens over vulkanen in het verleden om uitspraken te doen met een zeer hoge mate van betrouwbaarheid. Toch zal Tonga het klimaat waarschijnlijk niet beïnvloeden op een manier die van nut is in onze strijd tegen de klimaatverandering.
Injectie van aerosolen
Een ander punt is dat aerosolen (door de mens gemaakt) worden onderzocht als een mogelijk middel om de opwarming van de aarde tegen te gaan. In theorie kan het effect van grote vulkanen worden nagebootst door middel van een techniek die bekend staat als injectie van stratosferische aerosolen. Dit brengt echter vele risico's en onvoorspelbare gevolgen met zich mee.
Maar is het niet fascinerend hoeveel we kunnen leren van vulkanen, hun impact en hun onvoorspelbare gedrag?
-------
Meer vulkanen:
Bronnen:
Zuo et al 2022, Volcanoes and Climate: Sizing up the Impact of the Recent Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Volcanic Eruption from a Historical Perspective, in Advances in Atmospheric Sciences.
Roseanne Chambers, 2 Feb 2022, Something Important We Know About Volcanoes. https://roseannechambers.com/something-important-we-know-about-volcanoes/
Roseanne Chambers, 10 Feb 2022, Three ways to survive a tsunami. https://roseannechambers.com/three-ways-to-survive-a-tsunami/
Marlon and Manning, 2022, Yale Climate Connections, The volcanic eruption in Alaska that rocked ancient Egypt.
Preskar, 2022, History of Yesterday, The Volcano Eruption in Iceland Which Caused the Bloody French Revolution.
Artikel geschreven door Kathelijne Bonne, geoloog en bodemkundige. Ik schrijf ook op Good Climate News en de Planeetzusjes.
Laatste artikels:
Vind je mijn artikels leuk? Ontvang een update voor elk nieuw artikel (om de zoveel weken) / (geen ander soort reclame)