Een flinke vulkaanuitbarsting kan er weliswaar voor zorgen dat de wereldwijde temperatuur daalt. Maar die temperatuurdaling is hoogstwaarschijnlijk veel kleiner dan gedacht, zo suggereert nieuw onderzoek.
Zo’n 74.000 jaar geleden barstte op Sumatra de Toba-vulkaan uit. Het moet een enorme eruptie zijn geweest; volgens wetenschappers is het zelfs de grootste vulkaanuitbarsting die in de laatste 2 miljoen jaar op aarde heeft plaatsgevonden. De gevolgen ervan werden natuurlijk met name dicht bij de thuislocatie van de vulkaan gevoeld; Sumatra werd met een dikke laag lava bedekt. Maar de impact van de eruptie reikte ook veel verder. De supervulkaan slingerde grote hoeveelheden as, water en zwaveldeeltjes in de lucht, die zonlicht – en daarmee warmte – tegenhielden en er zo voor zorgden dat de temperatuur wereldwijd daalde.
De discussie
Tot zover zijn onderzoekers het – als het om de impact van de Toba-eruptie gaat – wel redelijk met elkaar eens. Een heftige discussie ontstaat echter op het moment dat je ze vraagt hoe sterk de wereldwijde temperatuur daalde. Schattingen lopen namelijk sterk uiteen; sommige onderzoekers denken aan een temperatuurdaling van zo’n 2 graden, terwijl anderen het op een fikse 8 graden Celsius houden.
Nieuw onderzoek
In een poging ook die discussie te beslechten, hebben onderzoekers van NASA’s Goddard Institute for Space Studies en de Columbia University in New York zich nu nog eens in de kwestie vastgebeten. Met behulp van de meeste geavanceerde computermodellen simuleerden ze supererupties (zie kader), zoals de Toba-eruptie. En de modellen wijzen uit dat zo’n eruptie inderdaad gepaard gaat met een temperatuurdaling, maar dat die zeer beperkt is. Zelfs de meest krachtige eruptie zou de wereldwijde temperatuur volgens de modellen met niet veel meer dan 1,5 graad Celsius naar beneden kunnen brengen. “Het kan verklaren waarom archeologische vondsten geen bewijs leveren voor een toename in sterfte na de Toba-supereruptie,” zo schrijven de onderzoekers.
Een eruptie gaat de boeken in als een ‘supereruptie’ als deze meer dan 1000 kubieke kilometer magma voortbrengt. Dergelijke erupties zijn extreem krachtig en (gelukkig!) zeldzaam. De laatste supereruptie vond zo’n 22.000 jaar geleden plaats in Nieuw-Zeeland.
Omvang van deeltjes
Geavanceerde modellen suggereren dus dat voorgaande supererupties slechts een beperkt effect hadden op de wereldwijde temperatuur. Maar dat is niet het enige wat de onderzoekers ontdekt hebben. Ze onthullen in hun studie – op basis van hun simulaties – ook wat nu de bepalende factor is voor de mate waarin een supereruptie tot afkoeling leidt. Het blijkt namelijk alles te maken te hebben met de omvang van de zwaveldeeltjes die de vulkaan in de lucht slingert. Naarmate die deeltjes kleiner zijn en een grotere dichtheid hebben, houden ze veel meer zonlicht tegen en is hun koelende effect dus veel groter, zo ontdekten de onderzoekers.
Veel simulaties
Het probleem is echter dat we niet precies weten hoe groot de zwaveldeeltjes tijdens een supereruptie zijn. Want de laatste supereruptie is al even geleden. En er is tot op heden geen betrouwbaar bewijs gevonden dat de omvang van de deeltjes die tijdens zo’n supereruptie in de lucht worden geslingerd, verraadt. Om toch wat meer te kunnen zeggen over de mate waarin een supereruptie voor afkoeling kan zorgen, besloten de onderzoekers dan ook om met behulp van geavanceerde modellen een breed scala aan supererupties te simuleren, waarbij de omvang van de deeltjes elke keer uiteenliep. En hoewel die verschillende simulaties wel tot iets andere uitkomsten leidden, bleek de mate van wereldwijde afkoeling in alle scenario’s dus relatief beperkt te zijn en eigenlijk niet boven de 1,5 graad Celsius uit te kunnen komen.
Vervolgonderzoek
Het onderzoek geeft voorzichtig meer inzicht in de impact die supererupties in het verleden op het leven op aarde kunnen hebben gehad. Maar het nodigt vooral ook uit om meer onderzoek te doen, zo meent atmosferisch onderzoeker Luis Millán, werkzaam bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory en niet betrokken bij het onderzoek. Hij pleit bijvoorbeeld voor meer (laboratorium)onderzoek om helder te krijgen wat nu precies de grootte van de zwaveldeeltjes – en daarmee dus ook de mate van afkoeling – dicteert.
Toekomst
Dergelijk onderzoek is niet alleen nodig om erupties uit het verleden beter te begrijpen, maar heeft ook zeker implicaties voor de toekomst. Geïnspireerd door supererupties en het koelende effect dat zij in het verleden op de aarde hebben gehad, hebben onderzoekers weleens het idee geopperd om dat koelende effect na te bootsen en zo de opwarming van de aarde terug te schroeven (zie kader).
Vulkanen kunnen de aarde koelen doordat ze zwaveldioxidegas in de stratosfeer (een atmosferische laag op zo’n 10 tot 50 kilometer hoogte) brengen. Dat gas ondergaat daar chemische reacties, waardoor het condenseert tot vloeibare sulfaatdeeltjes. Die deeltjes kunnen de oppervlaktetemperatuur op aarde op twee manieren beïnvloeden. Enerzijds door inkomend zonlicht te reflecteren (wat leidt tot afkoeling) en anderzijds door uitgaande warmte tegen te houden, waardoor dus een soort broeikaseffect ontstaat. Maar blijkbaar kan het ene effect dus groter zijn dan het andere, waardoor er netto sprake is van afkoeling. Het heeft onderzoekers aan het denken gezet. Want zou het niet mogelijk zijn om diezelfde afkoeling te bewerkstelligen zonder eruptie, en wel door deeltjes in de stratosfeer te injecteren?
Millán is er na dit onderzoek – dat toch ook wel laat zien dat we het verkoelende effect van supererupties nog altijd niet helemaal doorgronden – niet gerust op dat die aanpak goed uit gaat pakken. “Voor mij laat dit (onderzoek, red.) maar weer eens zien waarom geo-engineering middels injectie van aerosolen in de stratosfeer nog lang, lang geen realistische optie is.”
