Όταν το ηφαίστειο Χούνγκα Τόνγκα-Χούνγκα Χα’απάι εξερράγη στις 15 Ιανουαρίου 2022 στον Νότιο Ειρηνικό, προκάλεσε ένα ωστικό κύμα που έγινε αισθητό σε όλο τον κόσμο και προκάλεσε τσουνάμι στην Τόνγκα, τα νησιά Φίτζι, τη Νέα Ζηλανδία, την Ιαπωνία, τη Χιλή, το Περού και τις Ηνωμένες Πολιτείες.
Επίσης άλλαξε την χημεία και την δυναμική της στρατόσφαιρας το έτος μετά την έκρηξη. Οδήγησε σε άνευ προηγουμένου απώλειες στο στρώμα του όζοντος έως και 7% σε μεγάλες περιοχές του Νοτίου Ημισφαιρίου, σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ και του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, που δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National.
Αυτές οι ατμοσφαιρικές αλλαγές, σύμφωνα με την έρευνα, προκλήθηκαν από την τεράστια ποσότητα υδρατμών που εγχύθηκε στη στρατόσφαιρα από το υποθαλάσσιο ηφαίστειο. Η θέση της στρατόσφαιρας είναι περίπου 12 με 48 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης και εκεί βρίσκεται το προστατευτικό στρώμα του όζοντος.
«Η έκρηξη του Χούνγκα Τόνγκα-Χούνγκα Χα’απάι ήταν πραγματικά εκπληκτική καθώς εισήγαγε περίπου 300 δισεκατομμύρια λίβρες νερού στη κανονικά ξηρή στρατόσφαιρα, η οποία είναι απλώς μια απολύτως απίστευτη ποσότητα νερού από ένα μόνο συμβάν», δήλωσε ο επιστήμονας του Χάρβαρντ, David Wilmouth, που συμμετείχε στην μελέτη.
«Αυτή η έκρηξη μας έβαλε σε αχαρτογράφητη περιοχή. Δεν έχουμε δει ποτέ, στην ιστορία των δορυφορικών αρχείων, τόσους πολλούς υδρατμούς να διοχετεύονται στην ατμόσφαιρα και η μελέτη μας είναι η πρώτη που εξετάζει τις επιπτώσεις στο επόμενο στάδιο για μεγάλες περιοχές και των δύο ημισφαιρίων τους μήνες μετά την έκρηξη χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα και ένα παγκόσμιο μοντέλο», δήλωσε ο Ross Salawitch, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ.
Η έκρηξη Χούνγκα Τόνγκα-Χούνγκα Χα’απάι ήταν η μεγαλύτερη έκρηξη που έχει καταγραφεί ποτέ στην ατμόσφαιρα. Η έκρηξη εκτόξευσε αερολύματα και αέρια, βαθιά στη στρατόσφαιρα. Κάποιο υλικό έφτασε στην κατώτερη μεσόσφαιρα, περισσότερα από 48 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης, υψόμετρα που δεν καταγράφηκαν ποτέ από ηφαιστειακή έκρηξη. Προηγούμενες μελέτες διαπίστωσαν ότι η έκρηξη αύξησε τους υδρατμούς στη στρατόσφαιρα κατά 10% παγκοσμίως, με ακόμη υψηλότερες συγκεντρώσεις σε ορισμένες περιοχές του νότιου ημισφαιρίου.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από το Microwave Limb Sounder (MLS) στο δορυφόρο Aura της NASA, για να παρακολουθήσει πώς κινήθηκαν οι υδρατμοί σε όλη την υδρόγειο, αλλά και να μελετήσει τη θερμοκρασία και τα επίπεδα μονοξειδίου του χλωρίου, όζοντος, νιτρικού οξέος και υδροχλωρίου στη στρατόσφαιρα το έτος μετά την έκρηξη. Στη συνέχεια συνέκριναν αυτές τις μετρήσεις με δεδομένα που συνέλεξε η MLS από το 2005 έως το 2021 πριν από την έκρηξη.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι η έγχυση υδρατμών και διοξειδίου του θείου άλλαξε τόσο τη χημεία όσο και τη δυναμική της στρατόσφαιρας. Όσον αφορά τη χημεία, το διοξείδιο του θείου οδήγησε σε αύξηση των θειικών αερολυμάτων, τα οποία παρείχαν νέες επιφάνειες για να συμβούν χημικές αντιδράσεις.
«Ορισμένες αντιδράσεις που μπορεί να μην συνέβαιναν καθόλου ή να συνέβαιναν αργά μπορεί να συμβούν πιο γρήγορα εάν υπάρχουν διαθέσιμα αερολύματα στα οποία μπορούν να πραγματοποιηθούν αυτές οι αντιδράσεις. Η έγχυση διοξειδίου του θείου από το ηφαίστειο επέτρεψε να σχηματιστούν θειικά αερολύματα και η παρουσία υδρατμών οδήγησε στην πρόσθετη παραγωγή θειικών αερολυμάτων», τόνισε ο David Wilmouth.
Τα αυξημένα θειικά αερολύματα και οι υδρατμοί ξεκίνησαν μια αλυσίδα γεγονότων στη σύνθετη ατμοσφαιρική χημεία που οδήγησε σε εκτεταμένες αλλαγές στις συγκεντρώσεις ορισμένων ενώσεων, συμπεριλαμβανομένου του όζοντος.
Οι επιπλέον υδρατμοί είχαν επίσης μια ψυκτική επίδραση στη στρατόσφαιρα, οδηγώντας σε μια αλλαγή στην κυκλοφορία, η οποία κατέληξε σε μείωση του όζοντος στο νότιο ημισφαίριο και αύξηση του όζοντος στις τροπικές περιοχές.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μέγιστη μείωση του όζοντος σημειώθηκε τον Οκτώβριο, εννέα μήνες μετά την έκρηξη. «Είχαμε αυτή την τεράστια αύξηση στους υδρατμούς στη στρατόσφαιρα με μέτριες αυξήσεις στα θειικά αερολύματα που πυροδότησε μια σειρά γεγονότων που οδήγησαν σε σημαντικές αλλαγές στη θερμοκρασία και την κυκλοφορία μονοξειδίου του χλωρίου, όζοντος, νιτρικού οξέος και υδροχλωρίου και άλλων αερίων», σημείωσε ο Wilmouth.
Τώρα οι ερευνητές ελπίζουν να συνεχίσουν τη μελέτη παρακολουθώντας την επίδραση του ηφαιστείου το 2023 και μετά, καθώς οι υδρατμοί μετακινούνται από τους τροπικούς και στον πόλο του Νότιου Ημισφαιρίου, όπου έχει τη δυνατότητα να ενισχύσει τις απώλειες του όζοντος στην Ανταρκτική. Οι υδρατμοί αναμένεται να παραμείνουν ανυψωμένοι στη στρατόσφαιρα για μια περίοδο αρκετών ετών.
