Onverwacht klimaateffect van de vulkaanuitbarsting Hunga Tonga in 2022

De vulkaanuitbarsting van de Hunga Tonga Hunga Ha'apai in de Stille Oceaan in januari 2022 sprak enorm tot de verbeelding. Het was de grootste vulkaanuitbarsting van deze eeuw tot nog toe. Een jaar later blijkt dat de vulkaanuitbarsting een onverwacht klimaateffect heeft. Waar vrijwel alle grote vulkaanuitbarstingen gedurende enige jaren tot afkoeling leiden, leidt deze uitbarsting waarschijnlijk juist tot een tijdelijke wereldwijde opwarming.

Een knallend begin van 2022

De onderzeese vulkaan in de Tonga archipel in de Stille Oceaan begon in december 2021 onrustig te worden. Op 14 januari 2022 kwam een eerste grote uitbarsting maar de grote knal kwam een dag later, op 15 januari. Een zeer krachtige explosie bracht zeewater en vulkanisch materiaal tot op een ongekende hoogte van 58 km. Er ontstonden drukgolven in de atmosfeer die met hoge snelheid rond de aarde bewogen en zichtbaar waren in zowel grondwaarnemingen als satellietwaarnemingen. Zie het KNMI-klimaatbericht kort na de uitbarsting.

Onderzeese vulkaanuitbarsting is uitzonderlijk

Wat deze uitbarsting uitzonderlijk maakt is dat de Hunga Tonga vulkaan enerzijds een onderzeese vulkaan is, terwijl anderzijds de explosieve kracht van de uitbarsting tot hoog in de atmosfeer reikte. Er wordt geschat dat 150 miljoen ton waterdamp in de stratosfeer terecht kwam – ongeveer 58.000 olympische zwembaden. De stratosfeer is de stabiele luchtlaag tussen ongeveer 10 en 50 km hoogte.

Krachtige vulkaanuitbarstingen van de afgelopen eeuwen - zie figuur 1 voor een overzicht - die tot in de stratosfeer reikten waren altijd vulkanen die op land lagen. Alleen de uitbarsting van de ook grotendeels onderzeese Indonesische Krakatau vulkaan in 1883 is mogelijk vergelijkbaar met de Hunga Tonga uitbarsting. Minder explosieve vulkaanuitbarstingen waarbij de pluim de (hogere) stratosfeer niet bereikt, zoals die van de Eyjafjallajökull op IJsland in 2010, kunnen lokaal of regionaal veel impact hebben door de vulkaanas maar deze uitbarstingen hebben nauwelijks een effect op het wereldwijd klimaat.

Klimaateffecten vulkaanuitbarstingen

De meest explosieve vulkaanuitbarstingen injecteren waterdamp, vulkaanas en zwavel tot in de stratosfeer en soms nog hoger. Vooral de hoeveelheid zwavel die in de stratosfeer boven de 20 km hoogte terechtkomt kan het klimaat beïnvloeden. In de koude stratosfeer vormen zich dan ultrafijne zwavelzuurdruppeltjes die een deel van het zonlicht reflecteren. Omdat het meerdere jaren duurt voordat de kleine zwaveldruppeltjes weer uit de stratosfeer verdwenen zijn, kan door het verminderde zonlicht de aarde jarenlang een beetje afkoelen. Vulkaanas is weliswaar veel grover van samenstelling dan de ultrafijne zwaveldeeltjes maar kan door opwarming en het zogenoemde “zelfliftende vermogen” alsnog ook vrij lang in de stratosfeer blijven hangen.

Wat maakt Hunga Tonga anders?

De enorme hoeveelheid zeewater die hoog in de stratosfeer terecht is gekomen heeft tot een ander klimaateffect geleid. Waterdamp is een broeikasgas en in de stratosfeer zorgt dat voor een toename van de neerwaartse en opwaartse warmtestraling en lagere temperaturen (infrarode koeling). Waarnemingen hebben laten zien dat in 2022 delen van de stratosfeer op met name het zuidelijk halfrond tot meer dan 10 graden kouder werden (figuur 2).

De toename van de neerwaartse warmtestraling verwarmt de lagere atmosfeer. Eerste berekeningen laten zien dat de Hunga Tonga uitbarsting de aarde in 2023 wereldgemiddeld mogelijk 0.1 graden Celsius heeft opgewarmd. Het temperatuureffect is het grootst in de eerste twee jaar na de uitbarsting (dus nu) en zal in de komende jaren afnemen. Hoe snel dit gaat is vooral afhankelijk van hoe snel de waterdamp (figuur 3) weer uit de stratosfeer verdwijnt.

Nog vele jaren onderwerp van onderzoek

Op dit moment zijn alleen de eerste resultaten bekend over de klimaateffecten van de Hunga Tonga uitbarsting. Veel is nog onduidelijk en veel onderzoek is nog gaande naar de huidige wereldwijde en regionale klimaateffecten. Ook bijvoorbeeld naar veranderingen in de wind op grote hoogte en in de dikte van de ozonlaag. Bij wetenschappelijke conferenties over de atmosfeer en het klimaat in de komende jaren zullen naar verwachting een of meerdere sessies geheel gewijd zijn aan de (gevolgen van de) Hunga Tonga uitbarsting.

KNMI-klimaatbericht door Jos de Laat en Michiel van Weele