Ny forskning fra Aarhus Universitet viser, at vanddamp og svovlpartikler påvirkede hinanden efter Hunga-vulkanudbruddet i 2022. Samspillet ændrede transporten af stofferne højt i atmosfæren.
Computermodeller viste, at vanddampen fik sulfatpartiklerne til at vokse hurtigere, mens partiklerne påvirkede vanddampens bevægelser. Det ændrede også ozonkemien.
Resultaterne kan bidrage til klimamodeller, der undersøger virkningerne af store vulkanudbrud.
Ny forskning fra Aarhus Universitet afslører et overraskende samspil mellem vanddamp og svovlpartikler efter det voldsomme Hunga-vulkanudbrud i 2022. Opdagelsen giver forskerne en bedre forståelse af, hvordan vulkanudbrud påvirker atmosfæren og klimaet.
Da Hunga-vulkanen eksploderede i Stillehavet i januar 2022, sendte den enorme mængder vanddamp og svovlforbindelser højt op i atmosfæren. Siden har forskere forsøgt at forstå, hvorfor udbruddet fik så usædvanlige konsekvenser for atmosfærens kemi og temperatur.
Nu har et internationalt forskerhold med lektor Freja Chabert Østerstrøm fra Institut for Miljøvidenskab ved Aarhus Universitet i spidsen fundet en vigtig del af forklaringen.
Forskerne har opdaget, at vanddampen og de små svovlpartikler påvirkede hinanden langt mere, end de havde forventet. Vanddampen fik partiklerne til at vokse hurtigere. Men partiklerne ændrede også, hvordan vanddampen bevægede sig gennem atmosfæren.
"Jeg forventede, at vanddampen ville påvirke partikeldannelsen og de kemiske reaktioner. Men det overraskede mig, hvor stor indflydelse partiklerne havde på transporten af vanddamp, og at vandet omvendt også påvirkede transporten af partiklerne," fortæller hun.
Opdagelsen viser, hvorfor forskerne er nødt til at undersøge vand og svovl sammen, hvis de vil forstå, hvordan vulkanudbrud påvirker atmosfæren.
For at finde ud af, hvad der skete efter udbruddet, brugte forskerne en computermodel, som kan efterligne både de kemiske reaktioner og luftens bevægelser højt oppe i atmosfæren.
De lavede tre forsøg i modellen.
Først undersøgte de, hvad der ville ske, hvis vulkanen kun havde sendt vanddamp op i atmosfæren. Derefter undersøgte de virkningen af svovldioxid alene. Til sidst lod de både vanddamp og svovldioxid indgå i beregningerne, ligesom under det virkelige udbrud.
Det sidste forsøg gav et andet billede end de to første.
Når svovldioxid kommer op i atmosfæren, bliver gassen efterhånden omdannet til bittesmå partikler, som indeholder svovlsyre. De kaldes sulfatpartikler.
Forskerne vidste allerede, at vanddamp kan påvirke, hvor hurtigt sådanne partikler dannes, og hvor store de bliver.
Men de nye beregninger viste, at påvirkningen også gik den anden vej.
Når forskerne udelod svovldioxiden fra modellen, bevægede vanddampen sig hurtigere gennem stratosfæren, men nåede ikke lige så højt op. Stratosfæren er det lag af atmosfæren, som ligger over det område, hvor vores vejr foregår.
Når både vanddamp og svovldioxid var med, ændrede de temperaturen og luftens bevægelser omkring sig på en anden måde end de to forbindelser hver for sig. Det var med til at føre både vand og partikler højere op.
"Vi har vist, at man er nødt til at tage både vanddamp og svovldioxid med i beregningerne, hvis man vil forstå de kemiske ændringer og luftens bevægelser efter et vulkanudbrud som Hunga," siger Freja Chabert Østerstrøm.
Samspillet mellem vand og svovl fik også betydning for ozonlaget, der beskytter livet på Jorden mod en del af Solens skadelige ultraviolette stråling.
Sulfatpartiklerne fungerer nemlig som bittesmå mødesteder, hvor kemiske stoffer kan reagere med hinanden.
Nogle af reaktionerne øger nedbrydningen af ozon. Andre mindsker den.
Hvilken virkning der dominerer, afhænger blandt andet af, hvor højt oppe i atmosfæren reaktionerne finder sted.
Forskerne kunne se, at vanddampen ændrede både partiklernes størrelse, temperaturen og de kemiske reaktioner. Derfor så ozonændringerne også anderledes ud i den model, hvor både vand og svovl var med, end i modellerne med kun ét af stofferne.
Resultatet hjælper forskerne med at forstå, hvorfor et vandrigt vulkanudbrud kan påvirke ozonlaget anderledes end et mere almindeligt vulkanudbrud.
Resultaterne er vigtige, fordi forskere bruger computermodeller til at undersøge, hvordan store vulkanudbrud kan påvirke Jordens klima.
Når vulkaner sender svovlforbindelser op i atmosfæren, kan de små partikler, der dannes, reflektere noget af Solens lys tilbage mod rummet. Det kan bidrage til at afkøle Jordens overflade.
Vanddamp virker derimod som en drivhusgas. Derfor er det vigtigt at forstå, hvad der sker, når et udbrud sender store mængder af begge stoffer op i atmosfæren.
Freja Chabert Østerstrøm peger på, at forskningen åbner for nye spørgsmål.
Hvor lidt vanddamp skal der til, før den begynder at ændre partiklernes udvikling? Og hvor meget vand skal et vulkanudbrud sende op i atmosfæren, før det kan få en samlet opvarmende virkning på Jorden i stedet for en afkølende?
"Vi har fået en mere nuanceret viden om, hvad indholdet af et vulkanudbrud betyder. Det gør det også interessant at genbesøge tidligere udbrud," siger hun.
Ifølge hende tager nogle klimamodeller endnu ikke højde for, hvordan vanddamp og svovlpartikler påvirker hinanden efter et vulkanudbrud.
Og Hunga-udbruddet har vist, hvor meget der stadig er at lære.
"Selvom vi har studeret Jordens atmosfære og stratosfære i mange år, dukker der stadig helt nye tilstande op, som vi må undersøge. Da Hunga gik i udbrud, vidste vi ikke, hvad vi skulle forvente," fortæller Freja Chabert Østerstrøm.
Nu har forskerne fået et mere præcist billede af, hvad der sker, når vand og svovl mødes højt over Jorden. Den viden kan hjælpe dem med bedre at forstå konsekvenserne af fremtidige vulkanudbrud.
For yderligere information:
Aarhus Universitet Technical Sciences
KILDE / LOGO: Aarhus Universitet Technical Sciences. FOTO: Tonga Geological Services, tilpasset fra Wikimedia Commons (CC BY 3.0).
Pressemeddelelsen er videreformidlet af Pressemeddelelse.dk. Pressemeddelelse.dk er ikke ansvarlig for indholdet. Spørgsmål til indholdet rettes til Aarhus Universitet Technical Sciences.
Skriv din e-mail. Du får et bekræftelseslink, og du kan framelde dig med et klik.
Vil du hellere følge med en konto? Opret en læserkonto - eller en journalistkonto, hvis du skriver for et medie. Begge dele er gratis.
