فورانهای آتشفشانی معمولاً سطح زمین و اقیانوسها را تحت تأثیر قرار میدهند. اما در مواردی نادر، این رویدادها تا ارتفاعاتی بسیار بالاتر پیش میروند و خودِ جو زمین را دستخوش تغییر میکنند.
در چنین شرایطی، دمای لایههای بالایی جو جابهجا میشود، ترکیب شیمیایی هوا تغییر میکند و حتی الگوهای گردش هوای جهانی ممکن است مختل شوند.
در ژانویه ۲۰۲۲، یک آتشفشان دقیقاً چنین اثری را رقم زد. فوران زیرآبی آتشفشان هونگا تونگا–هونگا هاʻاپای در اقیانوس آرام، حجم عظیمی از مواد را به لایههایی از جو پرتاب کرد که پیشتر هیچ فوران زیرآبی به آنها نرسیده بود. پیامدهای این رویداد، سالها بعد نیز همچنان در حال اندازهگیری و بررسی هستند.
اکنون یک ارزیابی بینالمللی جدید توضیح میدهد چرا فوران هونگا در تاریخ مدرن آتشفشانشناسی بیسابقه بوده است و چگونه درک دانشمندان از نقش آتشفشانها در اقلیم زمین را بازتعریف کرده است.
وقتی فورانها به فضا نزدیک میشوند
آتشفشان هونگا در ژانویه ۲۰۲۲ از موقعیتی کمعمق در اقیانوس آرام گرمسیری فوران کرد. شدت انفجار بهقدری بالا بود که مواد آتشفشانی را بسیار فراتر از ارتفاع معمول فورانها پرتاب کرد.
دادههای ماهوارهای نشان میدهند ستون فوران تا نزدیکی مرز فضا بالا رفت و به لایههایی از جو رسید که پیش از آن، هیچ فوران زیرآبی در آنها ثبت نشده بود.
دانشمندان برای پایش این رویداد از مجموعهای گسترده از ابزارها استفاده کردند:
- ماهوارههای هواشناسی
- بالنهای تحقیقاتی
- دادههای هواپیماهای پژوهشی
- ایستگاههای زمینی
همچنین، مدلهای جهانی شیمی-اقلیم برای شبیهسازی نحوه جابهجایی گازها، ذرات و تغییرات دما در طول زمان به کار گرفته شدند.
ماهیت انفجاری فوران هونگا
از آنجا که فوران هونگا در زیر آب رخ داد، ماگما بهطور مستقیم با آب دریا واکنش داد. این تماس باعث انفجاری فوقالعاده شدید شد که ماگما را به ذرات بسیار ریز تبدیل کرد و حجم عظیمی از بخار آب را به ارتفاعات بالای جو فرستاد.
بر اساس این ارزیابی، میزان بخار آب در استراتوسفر جهانی پس از فوران، حدود ۱۰ درصد افزایش یافت.
بخش عمده این رطوبت، تا سال ۲۰۲۵ همچنان در لایههای بالایی جو باقی مانده است. هیچ فوران ثبتشدهای در گذشته، چنین افزایش گسترده و پایداری از بخار آب را نشان نداده بود.
«فوران هونگا با هر آنچه تاکنون ماهوارههای ما مشاهده کردهاند متفاوت بود»، دکتر یونچیان ژو، پژوهشگر ارشد دانشگاه کلرادو بولدر میگوید.
«این فوران نشان داد که فورانهای غنی از آب چگونه میتوانند استراتوسفر را تحت تأثیر قرار دهند و همکاری جهانی تا چه اندازه برای پایش و درک چنین رویدادهای نادری ضروری است.»
خنکشدن جو بهجای گرمشدن
فورانهای بزرگ آتشفشانی معمولاً باعث گرمشدن لایههای بالایی جو میشوند، زیرا ذرات تیره نور خورشید را جذب میکنند. اما هونگا نتیجهای کاملاً متفاوت داشت.
بخار آب اضافی آزادشده، گرما را به فضا منتقل کرد و در نهایت باعث خنکشدن جو شد.
اندازهگیریها نشان میدهد دمای بخشهای وسیعی از استراتوسفر بین ۰.۵ تا ۱ درجه سانتیگراد کاهش یافته است. این اثر خنککنندگی ماهها بعد به لایههای بالاتر نیز گسترش یافت، رفتاری که تفاوت چشمگیری با فورانهایی مانند کوه پیناتوبو در سال ۱۹۹۱ دارد.
«دلیل تهیه این گزارش آن است که فورانهای بزرگ آتشفشانی میتوانند اثرات قابلتوجهی بر اقلیم و لایه اوزون داشته باشند»، دکتر گراهام من از دانشگاه لیدز توضیح میدهد.
«برای مثال، فوران پیناتوبو در سال ۱۹۹۱ باعث خنکشدن جهانی بهمدت دو سال، در حدود ۰.۲۵ تا ۰.۵ درجه سانتیگراد شد.»
تفاوت هونگا با فورانهای گذشته
در بسیاری از فورانها، دیاکسید گوگرد عامل اصلی تأثیرات اقلیمی است، زیرا ذرات سولفات بازتابدهنده نور خورشید را تشکیل میدهد. هونگا مقدار زیادی گوگرد از ماگما آزاد کرد، اما آب دریا بخش عمده آن را پیش از ورود به جو به دام انداخت.
در نتیجه، تنها بخش کوچکی از گوگرد به استراتوسفر رسید. هرچند واکنشهای شیمیایی سریع، ذرات سولفات را تشکیل دادند، اما حجم کلی آنها بسیار کمتر از سطح ثبتشده در فوران پیناتوبو بود.
مدلها نشان میدهند که بهدلیل وفور بخار آب، ذرات بهسرعت رشد کردند و سپس بهتدریج به لایههای پایینتر جو نشستند.
«شاخص کلیدی در تأثیر آتشفشان بر اقلیم، مقدار گوگردی است که وارد استراتوسفر میشود، زیرا این عامل تعیین میکند چه میزان از نور خورشید توسط لایه سولفات آتشفشانی به فضا بازتاب داده شود»، دکتر من تأکید میکند.
تأثیر ناچیز بر دمای سطح زمین
با وجود تغییرات چشمگیر در لایههای بالایی جو، دمای سطح زمین واکنش محسوسی نشان نداد. خنکشدن نزدیک سطح زمین تنها حدود ۰.۰۵ درجه سانتیگراد بود، مقداری که از نوسانات طبیعی اقلیم قابل تفکیک نیست.
پروفسور آماندا میکاک از مرکز آینده اقلیم پریستلی در دانشگاه لیدز، پیامدهای اقلیمی این فوران را برای گزارش بررسی کرده است.
«این گزارش نشان میدهد که با وجود آنکه بخار آب یک گاز گلخانهای است، فوران هونگا در مجموع اثر خنککننده داشت و عامل رکورد گرمایش جهانی سالهای ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ نبوده است.»
«این یافته بسیار مهم است، زیرا درک دلایل افزایش اخیر گرمایش جهانی یکی از اولویتهای اصلی جامعه علوم اقلیم محسوب میشود.»
اثرات محدود بر لایه اوزون
افزایش بخار آب، واکنشهای شیمیایی در لایههای بالایی جو را تغییر داد. کاهش کوتاهمدت اوزون در بخشهایی از نیمکره جنوبی مشاهده شد که عمدتاً ناشی از تغییر الگوهای جابهجایی هوا بود، نه تخریب شیمیایی مستقیم.
کاهش اوزون در قطب جنوب نیز در محدوده نرمال باقی ماند.
«انتشار بخار آب آتشفشانی هونگا باعث میشود اثر این فوران برای مدت بسیار طولانیتری نسبت به فورانهای غنی از گوگرد در حافظه جو باقی بماند»، دکتر سندیپ دومسه از دانشگاه لیدز میگوید.
پروفسور مارتین چیپرفیلد نیز تأکید میکند که مدلهای اقلیمی به تفکیک اثرات آتشفشانی از تأثیرات انسانی کمک کردهاند. این پژوهشها از تلاشهای بینالمللی تحت پروتکل مونترال برای حفاظت از روند بهبود لایه اوزون پشتیبانی میکنند.
در مجموع، یافتههای مربوط به هونگا نشان میدهد که چگونه یک فوران زیرآبی نادر میتواند درک دانشمندان از جو زمین را تغییر دهد و چرا همکاری جهانی در پژوهشهای اقلیمی اهمیتی حیاتی دارد.
این مطالعه در نشریه Forschungzentrum Jülich منتشر شده است.
اعتبار تصویر: Tonga Geological Services
اگر به تأثیر رویدادهای طبیعی بر اقلیم زمین علاقهمند هستید، مقالات مرتبط ما را بخوانید، دیدگاه خود را در بخش نظرات بنویسید و این مطلب را با دیگران به اشتراک بگذارید.
