När en vulkan får ett våldsamt utbrott, en plym av aska och gaser spyr mot himlen. Den varma slurryn stiger snabbt upp i atmosfären, där olika atmosfäriska dynamik samverkar för att forma vulkanmolnets sammansättning, höjd, och strålningsegenskaper. Vulkaniska moln reflekterar solstrålning, cool jord, orsaka extrema väderförhållanden, och fördröja den globala uppvärmningen, men forskare har länge undrat exakt hur vulkaniskt material utvecklas och analyserar sig självt efter utbrottet. Hittills, observationer av det inledande skedet av starka utbrott har varit glesa, och konventionella klimatmodeller som används för att studera effekten av vulkanutbrott kan inte fånga detta inledande skede i detalj.

I en ny studie, Stenchikov et al. modifierade en regional atmosfärskemimodell, WRF-Chem, för att bättre fånga det inledande skedet av vulkanisk molnutveckling. Forskarna modellerade 1991 Pinatubo vulkanutbrott i Filippinerna för sin studie, antar att tillsammans med den eruptiva strålen, en betydande mängd vulkanskt skräp levererades till den nedre stratosfären. De genomförde simuleringar med 25 kilometers rutnätsavstånd med tanke på samtidiga injektioner av svaveldioxid (SO2), aska, sulfat, och vattenånga. Dessutom, de stod för strålningsvärme- och kyleffekter av alla plymens komponenter inklusive gasformig SO2.

Forskarna fann att differentiell uppvärmning spelade en viktig roll i den initiala utvecklingen av ett vulkaniskt moln och dess separation i lager, som sedan skingrades eller föll till marken. Deras nya modell visade att under den första veckan efter utbrottet, vulkanmolnet steg upp i atmosfären 1 kilometer per dag, drivs initialt av askasolabsorption och senare av sulfataerosolabsorption av sol- och markstrålning.

Forskarna noterar att deras resultat kan vara till hjälp i många tillämpningar, från flygsäkerhet till förståelse av klimat och geoteknik.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.