Kada je vulkan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruptirao 15. januara 2022. u južnom Pacifiku, proizveo je udarni talas koji se osetio širom sveta i izazvao cunamije u Tongi, Fidžiju, Novom Zelandu, Japanu, Čileu, Peruu i Sjedinjenim Državama.
Takođe je promenio hemiju i dinamiku stratosfere u godini nakon erupcije, što je dovelo do neviđenih gubitaka u ozonskom omotaču do 7% na velikim površinama južne hemisfere, prema nedavnoj studiji objavljenoj u Proceedings of the National Akademije nauka sa Harvarda John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) i Univerziteta Merilend.
Pokretanje tih atmosferskih promena, prema istraživanju, bila je čista količina vodene pare koju je podmorski vulkan ubrizgao u stratosferu. Lokacija stratosfere je otprilike 8-30 milja iznad Zemljine površine i tamo se nalazi zaštitni ozonski omotač.
„Erupcija Hunga Tonga-Hunga Ha’apai bila je zaista izvanredna po tome što je ubrizgala oko 300 milijardi funti vode u normalno suvu stratosferu, što je samo apsolutno neverovatna količina vode iz jednog događaja“, rekao je David Vilmouth, projekat naučnik u SEAS-u i prvi autor rada.
„Ova erupcija nas je stavila na neistraženu teritoriju“, rekao je Ros Salavič, profesor na Interdisciplinarnom centru za nauku o zemaljskom sistemu Univerziteta Merilend i koautor studije. „Nikada nismo videli, u istoriji satelitskih zapisa, ovoliko vodene pare ubrizgano u atmosferu i naš list je prvi koji razmatra posledice nizvodno na široke regione obe hemisfere u mesecima nakon erupcije koristeći satelitske podatke i globalni model“.
Erupcija Hunga Tonga-Hunga Ha’apai bila je najveća eksplozija ikada zabeležena u atmosferi. Erupcija je bacila aerosole i gasove duboko u stratosferu. Neki materijal je stigao do donje mezosfere, više od 30 milja iznad površine Zemlje, na nadmorskoj visini koja nikada nije zabeležena od vulkanske erupcije. Prethodne studije su otkrile da je erupcija povećala vodenu paru u stratosferi za 10% širom sveta, sa još većim koncentracijama u nekim oblastima južne hemisfere.
Vilmouth, Salavitch i ostatak istraživačkog tima koristili su podatke iz mikrotalasnog sondera (MLS) na NASA Aura satelitu, da prate ne samo kako se ta vodena para kreće širom sveta, već i da prate temperaturu i nivoe hlor monoksida (ClO) , ozon (O 3 ), azotna kiselina (HNO 3 ) i hlorovodonik (HCl) u stratosferi za godinu nakon erupcije. Zatim su uporedili ta merenja sa podacima koje je prikupio MLS od 2005. do 2021. pre erupcije.
Tim je otkrio da je ubrizgavanje vodene pare i sumpordioksida (SO 2 ) promenilo i hemiju i dinamiku stratosfere. Što se tiče hemije, SO 2 je doveo do povećanja sulfatnih aerosola, što je obezbedilo nove površine za hemijske reakcije.
„Određene reakcije koje se možda neće desiti uopšte ili se dešavaju samo sporo mogu se desiti brže ako postoje dostupni aerosoli na kojima se te reakcije mogu desiti“, rekao je Vilmut. „Ubrizgavanje SO 2 iz vulkana omogućilo je formiranje sulfatnih aerosola, a prisustvo vodene pare dovelo je do dodatne proizvodnje sulfatnih aerosola.
Povećani sulfatni aerosoli i vodena para pokrenuli su lanac događaja u kompleksnoj hemiji atmosfere koji su doveli do široko rasprostranjenih promena u koncentracijama brojnih jedinjenja, uključujući ozon.
Dodatna vodena para je takođe imala efekat hlađenja u stratosferi, što je dovelo do promene u cirkulaciji, što je dovelo do smanjenja ozona na južnoj hemisferi i povećanja ozona u tropskim krajevima.
Istraživači su otkrili da se najveće smanjenje ozona dogodilo u oktobru, devet meseci nakon erupcije.
„Imali smo ovo ogromno povećanje vodene pare u stratosferi sa skromnim povećanjem sulfata koji je pokrenuo niz događaja koji su doveli do značajnih promena u temperaturi i cirkulaciji, ClO, HNO 3 , HCl, O 3 i drugim gasovima,“ Vilmut rekao.
Zatim, istraživači se nadaju da će nastaviti studiju prateći uticaj vulkana do 2023. godine i dalje dok se vodena para kreće od tropskih i srednjih geografskih širina do pola južne hemisfere, gde ima potencijal da pojača gubitke ozona na Antarktiku. Očekuje se da će vodena para ostati povišena u stratosferi u periodu od nekoliko godina.
Koautor istraživanja bio je Džejms Anderson, profesor atmosferske hemije Philip S. Veld u SEAS-u; Freja Osterstrom i Džesika Smit.
