De hoeveelheid waterdamp die de stratosfeer bereikte komt overeen met maar liefst 58.000 gevulde Olympische zwembaden! “We hebben nog nooit zoiets gezien.”

Herinner je je de reusachtige uitbarsting van de Tonga-vulkaan afgelopen januari nog? De heftige vulkaanuitbarsting is zelfs de boeken in gegaan als één van de grootste ooit. De eruptie zorgde voor enorme tsunami’s en een sonische knal ging maar liefst twee keer de wereld rond. Nu blijkt de uitbarsting tot nóg iets bizars te hebben geleid. Want in een nieuwe studie hebben onderzoekers ontdekt dat er door de vulkaan een enorme pluim waterdamp de atmosfeer in werd geblazen.

Meer over de uitbarsting van de Tonga-vulkaan

Op 15 januari barstte een onderzeese vulkaan bij de eilandstaat Tonga in de Stille Oceaan met groot geweld uit. En dat ging niet onopgemerkt aan de wereld voorbij. De eruptie veroorzaakte een enorme schokgolf, die zelfs Nederland bereikte. Bovendien zorgde de uitbarsting niet alleen voor een enorme aspluim en tsunami’s, zelfs een deel van het eilandje zonk weg!

Deze video toont de parapluwolk die werd gegenereerd door de onderwateruitbarsting van de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai-vulkaan op 15 januari 2022. De GOES-17-satelliet legde de reeks beelden vast die ook halvemaanvormige schokgolven en blikseminslagen laten zien. Afbeelding: NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS

Onderzoekers analyseerden gegevens van de Microwave Limb Sounder (MLS); een instrument dat zich aan boord van de Aura-satelliet bevindt. De MLS meet atmosferische gassen, waaronder waterdamp en ozon. Nadat de Tonga-vulkaan was uitgebarsten, mat het MLS-team tot hun verbazing ongekende concentraties waterdamp. “We moesten alle metingen in de pluim zorgvuldig inspecteren om er zeker van te zijn dat de gegevens betrouwbaar waren,” vertelt onderzoeker Luis Millán.

58.000 gevulde Olympische zwembaden
Uiteindelijk komen de onderzoekers tot een bizarre ontdekking. Zo blijkt dat de uitbarsting van de Tonga-vulkaan ongekende hoeveelheden water in de atmosfeer heeft geslingerd. Het gaat om ongeveer 146 teragram (1 teragram is gelijk aan een biljoen gram) waterdamp dat de stratosfeer (de laag van de atmosfeer tussen ongeveer 12 en 53 kilometer boven het aardoppervlak) bereikte. Voor je beeldvorming, dat komt overeen met ongeveer 10 procent van het water dat al in deze atmosferische laag aanwezig is. Nog een vergelijking: de hoeveelheid water die tijdens de uitbarsting van de Tonga-vulkaan de lucht in werd geblazen komt ook overeen met maar liefst 58.000 gevulde Olympische zwembaden! “We hebben nog nooit zoiets gezien,” aldus Millán.

Uniek
Dat er zoveel water de lucht in werd geblazen, is uniek. Vulkaanuitbarstingen injecteren namelijk zelden veel water in de stratosfeer. In de achttien jaar dat NASA metingen verricht, is het slechts twee keer eerder voorgevallen; tijdens de eruptie van de Alaskaanse Kasatochi-vulkaan in 2008 en ten tijde van de uitbarsting van de Chileense Calbuco-vulkaan in 2015. Maar in vergelijking met de Tonga-vulkaan stelde de hoeveelheid water die er destijds werd weggeslingerd eigenlijk niet veel voor. Bovendien verdween de waterdamp snel. Onderzoekers voorspellen echter dat het wel jaren kan duren voordat de waterdamp die door de Tonga-vulkaan de stratosfeer in werd gepompt weer verdwenen is.

Reden
Dat er zoveel waterdamp de stratosfeer bereikte was waarschijnlijk alleen mogelijk omdat de caldeira – de grote komvormige krater die ontstaat wanneer grote hoeveelheden pyroclastisch materiaal door een vulkaan worden uitgestoten – van de onderwatervulkaan zich precies op de juiste diepte in de oceaan bevond: ongeveer 150 meter diep. Als de caldeira hoger had gelegen was er vermoedelijk minder zeewater door het uitbarstende magma oververhit geraakt, waardoor er minder waterdamp zou zijn weggeblazen. Had de caldeira lager gelegen, dan zou de immense druk in de diepte van de oceaan de uitbarsting hebben gedempt.

Gevolgen
Het betekent dat er zich in de stratosfeer voor een tijdje behoorlijk wat extra waterdamp ophoudt. Of het kwaad kan? Misschien een beetje. De extra waterdamp kan namelijk de atmosferische chemie beïnvloeden, waardoor bepaalde chemische reacties worden gestimuleerd die de aantasting van de ozonlaag kortstondig verergeren. Daarnaast zou het tijdelijk het aardoppervlak kunnen verwarmen. Hoewel grote vulkaanuitbarstingen doorgaans een verkoelend effect hebben – doordat erupties gassen, stof en as uitstoten die zonlicht terug de ruimte in kaatsen – blijkt de Tonga-vulkaan juist het omgekeerde te bewerkstelligen. Dat komt omdat de eruptie geen grote hoeveelheden aerosolen, maar dus enorme hoeveelheden waterdamp de stratosfeer in stuurde. Omdat waterdamp warmte vasthoudt, zou dit mogelijk een klein, tijdelijk opwarmend effect kunnen hebben. Maar alleen gedurende de periode dat de extra waterdamp zich in de stratosfeer bevindt. Overigens is het effect te klein om de gevolgen van klimaatverandering merkbaar te verergeren.

Al met al laten de onderzoekers met hun studie zien hoe groot de gevolgen van vulkaan-uitbarstingen kunnen zijn. En dat weten we alleen dankzij geavanceerde instrumenten, die in staat zijn veranderingen in de atmosfeer te meten. Dat het MLS-instrument de hoeveelheid uitgestoten waterdamp zo goed in kaart bracht, is met name te danken aan zijn vermogen om natuurlijke microgolfsignalen waar te nemen die door de atmosfeer worden uitgezonden. Door deze signalen te meten, kan MLS in tegenstelling tot veel andere instrumenten door obstakels zoals aswolken heenkijken. De studie laat dan ook de toegevoegde waarde zien van dergelijke geavanceerde instrumenten, die ons in staat stellen onze eigen planeet steeds een beetje beter te doorgronden.