Klimaatverandering in turbomodus: Veroorzaakt een vulkaanuitbarsting de opwarming van de aarde?

De sterkste vulkaanuitbarsting in de recente geschiedenis katapulteerde bijna 150 miljoen ton waterdamp de stratosfeer in toen de Tonga-vulkaan vorig jaar uitbarstte.

De inbreng van de waterdamp komt overeen met ruim tien procent van de normale concentratie waterdamp in deze atmosferische laag, die zich op een hoogte van zo’n 20 tot 50 kilometer bevindt. Normaal gesproken is de stratosfeer een zeer droge plaats met weinig uitwisseling en slechts regelmatig voorzien van waterdamp via zeer verreikende onweersbuien.

Na de gigantische toevoer van waterdamp als gevolg van de uitbarsting van de Tonga zal het waarschijnlijk nog jaren duren voordat het waterdampgehalte weer terug op een normaal niveau is.

Waterdamp is veruit het belangrijkste broeikasgas op aarde, vóór CO2, dat effectiever is maar een veel lagere concentratie heeft. Onderzoekers wezen er afgelopen zomer dan ook al op dat er als gevolg van de uitbarsting een stijging van de mondiale temperatuur te verwachten was.

In tegenstelling tot “normale” uitbarstingen kwamen bij deze uitbarsting nauwelijks verkoelende aërosolen zoals zwaveldioxide (SO2) in de atmosfeer vrij, die het invallende zonlicht zouden kunnen dempen. In plaats daarvan heeft het binnendringen van waterdamp het tegenovergestelde effect: de temperatuur stijgt.

De volgende grafiek toont hoe sterk de waterdampuitstoot van de Tonga-vulkaan is in de stratosfeer voor de equatoriale gebieden van de aarde tussen 45 graden zuiderbreedte en 45 graden noorderbreedte:

Deze waterdamp heeft zich intussen verder verspreid naar de poolgebieden, waar de opwarmende gevolgen mogelijk zelfs de poolwervel zouden kunnen beïnvloeden. Of en hoe dit op de weersontwikkelingen in de winter zal inwerken, is vanwege het unieke karakter van de gebeurtenis nog volledig onduidelijk.

Het is tevens niet mogelijk om te kwantificeren hoe groot het aandeel waterdamp van de Tong-uitbarsting is in de versnelling en intensivering van de opwarming van de aarde. De eigenaardigheden van deze eruptie vormen simpelweg nieuw wetenschappelijk terrein en er is een gebrek aan empirische gegevens.

In een studie die begin dit jaar in het tijdschrift “Nature Climate Change” werd gepubliceerd, kwamen wetenschappers van de Universiteit van Oxford immers tot de conclusie dat de uitbarsting de kans vergroot dat de opwarming van de aarde de grens van 1,5 graad overschrijdt met zeven procent.

Bijna overal ter wereld worden al maanden recordtemperaturen gemeten, die vaak ruim boven de eerder gemeten piekwaarden liggen. Dit trof regio’s van alle continenten, zonder dat gebieden met meer wisselvalligheid en koeler weer deze “overmatige hitte” konden compenseren.

De soms extreme hittepieken die over steeds langere perioden worden waargenomen, drijven niet alleen de gemiddelde luchttemperatuur omhoog, maar ook de temperaturen van veel oceaangebieden naar waarden die nog nooit eerder zijn gemeten. Onderzoekers hebben dit fenomeen de “blob” genoemd en zelfs “mariene hittegolven” vanwege de buitengewone meetgegevens.

Het spreekt echter voor zich dat het momenteel herstelde El Niño ook een belangrijke rol speelt in de ongewone ontwikkeling. De weersafwijkingen boven de tropische Stille Oceaan drijven het warme zeewater al maanden richting de westkust van Zuid-Amerika, een situatie die naar verwachting de komende winter zal voortduren.

Het weerfenomeen, dat elke twee tot zeven jaar voorkomt, keert de wind- en oceaanstromingen in de Pacific om, waardoor er regionale hittegolven en verwoestende droogte ontstaan. Ook stormen, catastrofale regenval en overstromingen worden hieraan toegeschreven. Buiten de Stille Oceaan zijn de effecten van El Niño minder uitgesproken.

Interacties tussen El Niño en de momenteel waargenomen klimaatverandering worden als waarschijnlijk beschouwd, maar zijn nog steeds onderwerp van onderzoek. Ook rijst de vraag of en in welke mate het weerfenomeen indirect de bepalende windstromingen in Europa kan beïnvloeden.

Een ander aspect van de onverwachte temperatuurstijging zou ook verborgen kunnen zijn achter bijzonder stofarme lucht boven de oceaangebieden rond de evenaar. Dit jaar kwam er, als gevolg van zwakke passaatwinden, aanzienlijk minder Saharastof in de atmosfeer terecht dan gemiddeld over de jaren heen. Daarom is de lucht helderder en beter doorlaatbaar voor zonnestraling geworden.

Daarnaast zijn er bijzonder stabiele en stationaire hogedrukgebieden die de afgelopen maanden tot ongewoon langdurige hittegolven hebben geleid en daarmee tot een aanzienlijke toename van de straling over grote delen van de zee.

Uiteindelijk is het waarschijnlijk de toevallige maar perfecte interactie van zulke stabiele perioden, verminderde ondoorzichtigheid van woestijnstof, El Niño, de uitbarsting van de Tonga-vulkaan en mogelijk andere, voorheen onderschatte factoren die de dramatische versnelling van de opwarming van de aarde veroorzaken.

De hittecurven van al deze verschijnselen overlappen elkaar en vullen elkaar aan, waardoor klimaatverandering tijdelijk in een turboversnelling komt.

El Niño zal weer afnemen en de concentratie waterdamp door de vulkaanuitbarsting in de stratosfeer zal geleidelijk verdwijnen. Ook de stabiele hogedrukgebieden zullen van positie veranderen en de wind zal opnieuw meer woestijnstof de atmosfeer in blazen dan voorheen.

Dit betekent dat deze klimaatrelevante factoren, althans in de nabije toekomst, weer zullen verdwijnen en de kaarten hernieuwd worden geschud. Dit zal ons in staat stellen om op zijn minst bij benadering te bepalen hoe groot de individuele factoren daadwerkelijk hebben bijgedragen aan de huidige koortscurve van onze planeet.

Wat overblijft is dat de klimaatverandering blijft voortschrijden, zij het op een iets gematigder niveau dan nu. Daarnaast blijft er onzekerheid over wanneer en hoe de volgende grote vulkaanuitbarsting de klimaatgebeurtenissen zal beïnvloeden en hoe we ons daarop kunnen voorbereiden.