Detaljerad modellering av effekten av vulkanutbrott på El Niño Southern Oscillation (ENSO) har visat att klimatresponsen på dessa händelser beror på tidpunkten för utbrottet och de föregående förhållandena. Forskningen, ledd av KAUST-forskarna Evgeniya Predybaylo och Georgiy Stenchikov, avgör en långvarig debatt om vulkanutbrottens roll i globala klimatstörningar.

"ENSO är ett inslag i det tropiska Stilla havets klimat, med temperaturmönster, nederbörd och vind som pendlar mellan varmare El Niño och kallare La Niña faser vartannat till vart sjunde år, " förklarar Predybaylo. "På grund av den enorma storleken av det tropiska Stilla havet, ENSO kontrollerar klimatet i många andra delar av världen och är ansvarigt för torka, översvämningar, orkaner, värmeböljor och andra svåra väderhändelser. För att utvärdera dessa risker, det är viktigt att ha korrekta prognoser och förutsägelser om framtida ENSO-beteende."

Klimatmodellering indikerar att ENSO är mycket känsligt för yttre störningar, såsom ökad koldioxid i atmosfären eller vulkanutbrott. Även om stora vulkanutbrott, som Mount Pinatubo-utbrottet 1991, är kända för att ha orsakat utbredd kylning på grund av reflektion av solstrålning, sådana effekter har varit svåra att bevisa genom modellering.

"Det fanns tidigare ingen modellkonsensus om hur Stilla havet reagerar på sådana klimatologiskt stora vulkanutbrott, med klimatmodeller som förutsäger olika och ofta motstridiga svar, " säger Sergey Osipov från forskargruppen.

Eftersom det tropiska Stillahavsklimatet i sig är mycket varierande, modelleringen måste utföras noggrant för att skilja den utbrottsdrivna havsresponsen från slumpmässiga variationer. Detta kräver ett stort antal klimatsimuleringar med hjälp av en modell som kan simulera både den strålande påverkan av vulkanutbrott och en realistisk ENSO-cykel. För att uppnå detta, teamet samarbetade med Andrew Wittenberg från Princeton University, USA, att köra klimatmodellen CM2.1 med hjälp av KAUSTs superdator.

"Efter att ha kört mer än 6, 000 klimatsimuleringar som täcker nästan 20, 000 årsmodeller och analyserar data, säger Predybaylo, "vi fann att ENSO:s svar på vulkanutbrott i stratosfären starkt beror på den säsongsbetonade tidpunkten för utbrottet och tillståndet för atmosfären och havet i Stilla havet vid den tiden."

Särskilt, forskningen visade att även mycket stora utbrott verkar ha liten märkbar effekt på ENSO på vintern eller våren, medan sommarutbrott nästan alltid ger en stark klimatrespons.

"De principer och tekniker som utvecklats i vår studie kan också tillämpas på olika typer av observationsdata och multimodellstudier av framtida klimatförändringar, inklusive effekterna av den globala uppvärmningen, säger Predybaylo.