Ny forskning tyder på att solljusblockerande partiklar från ett extremt utbrott inte skulle kyla yttemperaturerna på jorden så kraftigt som tidigare uppskattats.
För cirka 74 000 år sedan exploderade Toba-vulkanen i Indonesien med en kraft som var 1 000 gånger kraftigare än utbrottet av Mount St. Helens 1980. Mysteriet är vad som hände efter det – nämligen i vilken grad den extrema explosionen kan ha svalnat de globala temperaturerna.
När det kommer till de mest kraftfulla vulkanerna har forskare länge spekulerat i hur global nedkylning efter utbrottet – ibland kallad vulkanisk vinter – potentiellt skulle kunna utgöra ett hot mot mänskligheten. Tidigare studier var överens om att viss avkylning över hela planeten skulle inträffa men skiljde sig åt på hur mycket. Uppskattningar har varierat från 3,6°F till 14°F (2°C till 8°C).
I en ny studie publicerad i Journal of Climate , använde ett team från NASA:s Goddard Institute for Space Studies (GISS) och Columbia University i New York avancerad datormodellering för att simulera superutbrott som Toba-händelsen. De fann att kylning efter utbrottet förmodligen inte skulle överstiga 2,7°F (1,5°C) för ens de kraftigaste sprängningarna.
"De relativt blygsamma temperaturförändringar som vi fann mest kompatibla med bevisen kan förklara varför inget enskilt superutbrott har gett säkra bevis på en global katastrof för människor eller ekosystem", säger huvudförfattaren Zachary McGraw, forskare vid NASA GISS och Columbia University .
För att kvalificera sig som ett superutbrott måste en vulkan släppa ut mer än 240 kubikmil (1 000 kubikkilometer) magma. Dessa utbrott är extremt kraftfulla och sällsynta. Det senaste superutbrottet inträffade för mer än 22 000 år sedan i Nya Zeeland. Det mest kända exemplet kan vara utbrottet som sprängde Yellowstone-kratern i Wyoming för cirka 2 miljoner år sedan.
McGraw och kollegor försökte förstå vad som drev skillnaden i modelltemperaturuppskattningar eftersom "modeller är det viktigaste verktyget för att förstå klimatförändringar som hände för länge sedan för att lämna tydliga register över deras svårighetsgrad." De slog sig ner på en variabel som kan vara svår att fastställa:storleken på mikroskopiska svavelpartiklar som injiceras mil högt upp i atmosfären.
I stratosfären (ca 6–30 miles i höjd) genomgår svaveldioxidgas från vulkaner kemiska reaktioner för att kondensera till flytande sulfatpartiklar. Dessa partiklar kan påverka yttemperaturen på jorden på två motverkande sätt:genom att reflektera inkommande solljus (som orsakar kylning) eller genom att fånga utgående värmeenergi (en sorts växthusuppvärmningseffekt).
Under årens lopp har detta kylningsfenomen också väckt frågor om hur människor kan vända tillbaka den globala uppvärmningen – ett koncept som kallas geoengineering – genom att avsiktligt injicera aerosolpartiklar i stratosfären för att främja en kylande effekt.
Forskarna visade i vilken utsträckning diametern på de vulkaniska aerosolpartiklarna påverkade temperaturerna efter utbrottet. Ju mindre och tätare partiklarna är, desto större förmåga har de att blockera solljus. Men att uppskatta storleken på partiklar är utmanande eftersom tidigare superutbrott inte har lämnat tillförlitliga fysiska bevis. I atmosfären ändras storleken på partiklarna när de koagulerar och kondenserar. Även när partiklar faller tillbaka till jorden och bevaras i iskärnor, lämnar de inga entydiga fysiska rekord på grund av blandning och packning.
Genom att simulera superutbrott över en rad partikelstorlekar fann forskarna att superutbrott kan vara oförmögna att förändra globala temperaturer dramatiskt mer än de största utbrotten i modern tid. Till exempel orsakade utbrottet av Mount Pinatubo i Filippinerna 1991 ungefär en halv grads minskning av den globala temperaturen under två år.
Luis Millán, en atmosfärisk forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien som inte var inblandad i studien, sa att mysterierna med super-utbrottskylning inbjuder till mer forskning. Han sa att vägen framåt är att göra en omfattande jämförelse av modeller, såväl som fler laboratorie- och modellstudier av faktorerna som bestämmer vulkaniska aerosolpartikelstorlekar.
Med tanke på den pågående osäkerheten, tillade Millán, "För mig är detta ytterligare ett exempel på varför geoengineering via stratosfärisk aerosolinjektion är en lång, lång väg ifrån att vara ett gångbart alternativ."
Mer information: Zachary McGraw et al, Svår global kylning efter vulkaniska superutbrott? Svaret beror på okänd aerosolstorlek, Journal of Climate (2023). DOI:10.1175/JCLI-D-23-0116.1
Journalinformation: Journal of Climate
Tillhandahålls av NASA
