Utbrottet av berget Pinatubo 1991 hade en betydande inverkan på klimatet, sänker den globala medeltemperaturen med cirka 0,5°C. Liksom de berömda utbrotten i Krakatau (1883) och Tambora (1815), Pinatubo ligger i tropikerna, som har ansetts vara en viktig faktor bakom dess starka klimatpåverkan. Dock, en internationell forskargrupp ledd av GEOMAR har nu publicerat en studie i tidskriften Naturgeovetenskap som visar att explosiva extratropiska utbrott kan ha en stark inverkan på klimatet, för.

Under de senaste decennierna, extratropiska utbrott inklusive Kasatochi (Alaska, U.S., 2008) och Sarychev Peak (Ryssland, 2009) har injicerat svavel i den nedre stratosfären. Den klimatiska forceringen av dessa utbrott har, dock, varit svag och kortlivad. Än så länge, forskare har till stor del antagit att detta är en återspegling av en allmän regel - att extratropiska utbrott leder till svagare kraft än deras tropiska motsvarigheter. Forskare från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, universitetet i Oslo, Max Planck Institute for Meteorology i Hamburg tillsammans med kollegor från Schweiz, Storbritannien och USA motsäger nu detta antagande i den internationella tidskriften Naturgeovetenskap .

"Våra undersökningar visar att många extratropiska vulkanutbrott under de senaste 1, 250 år har orsakat uttalad ytkylning över norra halvklotet, och faktiskt, extratropiska utbrott är faktiskt mer effektiva än tropiska utbrott när det gäller mängden hemisfärisk kylning i förhållande till mängden svavel som släpps ut av utbrotten, " säger Dr Matthew Toohey från GEOMAR, första författare till den aktuella studien.

Storskalig nedkylning efter vulkanutbrott inträffar när vulkaner injicerar stora mängder svavelgaser i stratosfären, ett lager av atmosfären som börjar på cirka 10 till 15 kilometers höjd. Där, svavelgaserna producerar en svavelhaltig aerosoldis som kvarstår i månader eller år. Aerosolarna reflekterar en del av inkommande solstrålning, som inte längre kan nå de nedre lagren av atmosfären och jordens yta.

Tills nu, antagandet var att aerosoler från vulkanutbrott i tropikerna har en längre stratosfärisk livslängd eftersom de måste migrera till medel- eller höga breddgrader innan de kan avlägsnas. Som ett resultat, de skulle ha en större effekt på klimatet. Aerosoler från utbrott på högre breddgrader skulle avlägsnas från atmosfären snabbare.

De senaste extratropiska utbrotten, som hade minimala men mätbara effekter på klimatet, passar den här bilden. Dock, dessa utbrott var mycket svagare än Pinatubos. För att kvantifiera klimatpåverkan av extratropiska vs tropiska utbrott, Dr. Toohey och hans team jämförde nya, långtidsrekonstruktioner av vulkanisk stratosfärisk svavelinjektion från iskärnor med tre rekonstruktioner av norra halvklotet sommartemperatur från trädringar som går tillbaka till 750 e.Kr. Förvånande, författarna fann att extratropiska explosiva utbrott gav mycket starkare hemisfärisk kylning i proportion till deras beräknade svavelutsläpp än tropiska utbrott.

För att förstå dessa resultat, Dr. Toohey och hans team utförde simuleringar av vulkanutbrott på mitten till höga breddgrader med svavelmängder och injektionshöjder lika med Pinatubo. De fann att livslängden för aerosolen från dessa extratropiska explosiva utbrott bara var marginellt mindre än för tropiska utbrott. Vidare, aerosolen fanns mestadels inom utbrottshalvan snarare än globalt, vilket ökade klimatpåverkan inom utbrottshalvklotet.

Studien fortsätter med att visa betydelsen av injektionshöjd inom stratosfären på klimatpåverkan av extratropiska utbrott. "Injektioner i den lägsta extratropiska stratosfären leder till kortlivad aerosol, medan de med stratosfäriska höjder som liknar Pinatubo och de andra stora tropiska utbrotten kan leda till aerosollivslängder som ungefär liknar de tropiska utbrotten, säger medförfattaren Prof. Dr. Kirstin Krüger från Universitetet i Oslo.

Resultaten av denna studie kommer att hjälpa forskare att bättre kvantifiera i vilken grad vulkanutbrott har påverkat tidigare klimatvariationer. Det tyder också på att framtida klimat kommer att påverkas av explosiva extratropiska utbrott. "Det har förekommit relativt få stora explosiva utbrott i extratropikerna jämfört med tropikerna under de senaste århundradena, men de händer definitivt, " säger Dr. Toohey. Den starkaste nedkylningsepisoden på norra halvklotet de senaste 2500 åren initierades av ett extratropiskt utbrott år 536 e.Kr.. Denna nya studie förklarar hur utbrottet 536 CE kunde ha producerat en så stark avkylning.