NASA advarer om at noen vulkaner kan varme opp klimaet, ødelegge ozonlaget

En ny[{” attribute=””>NASA climate simulation suggests that extremely large volcanic eruptions called “flood basalt eruptions” could significantly warm Earth’s climate and devastate the ozone layer that shields life from the Sun’s ultraviolet radiation.

The findings contradict prior research that found these volcanoes cool the climate. The simulation also suggests that while extensive flood-basalt eruptions on

En ny klimasimulering fra NASA finner ut at ekstremt store vulkanutbrudd kalt “flombasaltutbrudd” kan varme opp jordens klima betydelig og ødelegge ozonlaget som skjermer livet fra solens UV-stråling. Kreditt: NASA/GSFC/James Tralie

I motsetning til korte, eksplosive vulkanutbrudd som f.eks Pinatubo eller januars Hunga Tonga-Hunga Ha’apai som forekommer over timer eller dager, flombasalter er regioner med en serie utbruddsepisoder som varer i kanskje århundrer hver, og som skjer over perioder på hundretusenvis av år, noen ganger enda lenger. Noen skjedde omtrent samtidig med masseutryddelse, og mange er assosiert med ekstremt varme perioder i jordens historie. De ser også ut til å ha vært vanlige på andre jordiske verdener i vårt solsystem, som Mars og Venus.

“Vi forventet intens avkjøling i simuleringene våre,” sa Scott Guzewich fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. “Vi fant imidlertid ut at en kort avkjølingsperiode ble overveldet av en oppvarmingseffekt.” Guzewich er hovedforfatter av en artikkel om denne forskningen som ble publisert 1. februar 2022 i tidsskriftet Geofysiske forskningsbrev.

Selv om ozontapet ikke var en overraskelse, indikerte simuleringene den potensielle størrelsen på ødeleggelsen, “omtrent to tredjedelers reduksjon i forhold til globale gjennomsnittsverdier, omtrent tilsvarende at hele planeten har en ozonfortynning som kan sammenlignes med et alvorlig antarktisk ozonhull,” sa Guzewich.

Forskerne brukte Goddard Earth Observing System Kjemi-klimamodell å simulere en fire år lang fase av Columbia River Basalt (CRB) utbrudd som skjedde for mellom 15 millioner og 17 millioner år siden i Stillehavet nordvest i USA. Modellen beregnet effekten av utbruddet på troposfæren, det turbulente laveste laget av atmosfæren med mesteparten av vanndampen og været, og stratosfæren, det neste laget av atmosfæren som stort sett er tørt og rolig. CRB-utbrudd var sannsynligvis en blanding av eksplosive hendelser som sendte materiale høyt inn i den øvre troposfæren og den nedre stratosfæren (omtrent 8 til 10,5 miles eller 13 til 17 kilometers høyde) og oversvømmende utbrudd som ikke strekker seg over 1,9 miles (ca. 3 kilometer) høyde. Simuleringen antok at eksplosive hendelser skjedde fire ganger i året og frigjorde omtrent 80 % av utbruddets svoveldioksidgass. De fant at globalt sett var det en netto avkjøling i omtrent to år før oppvarmingen overvelder kjøleeffekten. “Oppvarmingen vedvarer i omtrent 15 år (de siste to årene av utbruddet og deretter ytterligere 13 år eller så),” sa Guzewich.

Den nye simuleringen er den mest omfattende hittil gjort for flombasaltutbrudd og integrerer effekten av atmosfærisk kjemi og klimadynamikk på hverandre, og avslører en viktig tilbakemeldingsmekanisme som tidligere simuleringer gikk glipp av.

“Utbrudd som det vi simulerte ville slippe ut enorme mengder svoveldioksidgass,” sa Guzewich. “Kjemi i atmosfæren konverterer raskt disse gassmolekylene til faste sulfataerosoler. Disse aerosolene reflekterer synlig sollys, som forårsaker den innledende kjøleeffekten, men absorberer også infrarød stråling, som varmer opp atmosfæren i den øvre troposfæren og den nedre stratosfæren. Oppvarming av denne regionen av atmosfæren gjør at vanndamp (som vanligvis er begrenset nær overflaten) kan blandes inn i stratosfæren (som vanligvis er veldig tørr). Vi ser en økning på 10 000 % i stratosfærisk vanndamp. Vanndamp er en veldig effektiv klimagassog den sender ut infrarød stråling som varmer opp planetens overflate.»

Den forutsagte bølgen av vanndamp inn i stratosfæren er også med på å forklare alvorlighetsgraden av nedbrytningen av ozonlaget. “Utarming av ozonlaget skjer på et par forskjellige måter,” sa Guzewich. «Etter utbruddet endres sirkulasjonen av stratosfæren på måter som motvirker ozondannelse. For det andre hjelper alt vannet i stratosfæren også til å ødelegge ozon med hydroksyl (OH) radikalet.”

Flombasalter frigjør også karbondioksid, en klimagass, men de ser ikke ut til å slippe ut nok til å forårsake den ekstreme oppvarmingen forbundet med noen utbrudd. Overskuddsvarmen fra stratosfærisk vanndamp kan gi en forklaring.

Selv om Mars og Venus kan ha hatt hav av vann i en fjern fortid, er begge for tiden veldig tørre. Forskere undersøker hvordan disse verdenene mistet mesteparten av vannet for å bli ugjestmilde for livet. Hvis bølgen av vanndamp inn i den øvre atmosfæren forutsagt av simuleringen er realistisk, kunne omfattende flomvulkanisme ha bidratt til deres tørre skjebner. Når vanndamp løftes høyt opp i atmosfæren, blir den utsatt for å bli brutt fra hverandre av sollys, og de lette hydrogenatomene fra vannmolekylene kan unnslippe til verdensrommet (vann er to hydrogenatomer bundet til et oksygen).[{” attribute=””>atom). If sustained over long periods, this could deplete oceans.

Reference: “Volcanic Climate Warming Through Radiative and Dynamical Feedbacks of SO₂ Emissions” by Scott D. Guzewich, Luke D. Oman, Jacob A. Richardson, Patrick L. Whelley, Sandra T. Bastelberger, Kelsey E. Young, Jacob E. Bleacher, Thomas J. Fauchez and Ravi K. Kopparapu, 1 February 2022, Geophysical Research Letters.
DOI: 10.1029/2021GL096612

The research was funded by the NASA Goddard Sellers Exoplanet Environments Collaboration and NASA’s Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA Cooperative Agreement Award #80GSFC17M0002.