La domanda su cosa succede nell'atmosfera quando erutta un supervulcano, ha interessato per un po' gli scienziati della chimica atmosferica e della meteorologia. Ora, un team di ricerca di UiO, GEOMAR, NCAR, e MPI-M hanno lavorato insieme e si sono avvicinati a una risposta. Presentano le loro nuove scoperte sulla rivista Lettere di ricerca geofisica .

L'oggetto del loro interesse è successo ∼75, 000 anni fa negli altopiani del Guatemala, l'eruzione del supervulcano Los Chocoyos. Oggi, il luogo dell'eruzione è un'enorme caldera, la Caldera di Atitlán (14,6°N, 91,2° O). La caldera, ora un lago, mente circa 1, 563 metri sul livello del mare, circondato da tre vulcani a forma di cono:Atitlán, Toliman, e San Pietro.

Quando il vulcano una volta eruttò aveva la grandezza di otto, il punteggio più alto nell'indice di esplosività vulcanica (VEI).

Il lago più bello del mondo

L'esploratore e naturalista tedesco Alexander vonHumbolt (1769-1859) lo definì "il lago più bello del mondo" (Wikipedia). La bellezza del lago Atitlán è ben nota, e oggi è uno dei punti salienti del paesaggio in Guatemala, e un'attrazione turistica nazionale e internazionale. È circondato da piccoli villaggi Maya.

Nonostante il vulcano ora sia morto, la caldera testimonia la potenza che l'eruzione aveva in passato, recentemente descritto in uno studio:Una storia di violenza:incubazione di magma, tempismo, e tefra distribuzione della supereruzione Los Chocoyos (Atitlán Caldera, Guatemala) di Cisneros et al (2021) in Journal of Quaternary Science.

L'eruzione è conosciuta come uno dei più grandi eventi vulcanici degli ultimi 100, 000 anni, e doveva essere un inferno di magma, esplosioni ed esplosioni di gas.

Rilascio di componenti chimici nell'atmosfera

I campioni analizzati dei depositi negli strati geologici dopo l'evento mostrano che quando è avvenuta l'eruzione, emetteva anche enormi quantità di zolfo, cloro e bromo nell'atmosfera. La cenere vulcanica dopo l'esplosione di Los Chocoyos si trova in diversi luoghi negli altopiani guatemaltechi e nei depositi marini dei nuclei di acque profonde nel Pacifico, nel Golfo del Messico e persino nell'Oceano Atlantico.

Il team di ricerca aveva l'ipotesi che emissioni così grandi dall'esplosione avrebbero causato conseguenze pluridecennali sull'atmosfera e sul clima globale. Ma per quanto tempo? E che forza e volume avrebbero le emissioni?

Per approfondire queste domande, il team di ricerca ha dovuto utilizzare modelli di simulazione che rappresentano le conoscenze odierne del sistema climatico. Con questo approccio, ha permesso loro di simulare l'impatto di un'eruzione simile a Los Chocoyos, e l'effetto di enormi quantità di emissioni in atmosfera (Brenna et al 2020 ACP).

Interruzione di lunga durata del sistema eolico zonale

Di particolare interesse era l'effetto che l'emissione avrebbe sull'oscillazione quasi biennale (QBO), un cambiamento alternato ogni due anni delle direzioni del vento zonale nella stratosfera ai tropici. La stratosfera è il secondo strato nell'atmosfera terrestre da circa 15 a 50 km di altitudine.

"Un'eruzione in questa dimensione fornirebbe quantità di aerosol e componenti chimici all'atmosfera, e secondo le nostre simulazioni modello, l'eruzione causerebbe un'interruzione di ∼10 anni del vento QBO, "dice Kirstin Kruger, autore dello studio. "La modifica del QBO sarebbe iniziata 4 mesi dopo l'eruzione, con venti anormali da est della durata di ∼5 anni, seguito da vento di ponente, prima che tornasse alle normali condizioni QBO, ma con una periodicità leggermente prolungata."

Questa interruzione del sistema eolico è il risultato del riscaldamento dell'aria causato dagli aerosol, e un effetto di raffreddamento causato dall'esaurimento dell'ozono dopo l'eruzione. Questo riscaldamento rispetto al raffreddamento interagisce con la propagazione delle onde atmosferiche e si è evoluto per interrompere il QBO.

Un evento geologico di grande impatto

I ricercatori hanno testato lo scenario delle emissioni su diversi insiemi di modelli, e su diversi scenari di forzatura vulcanica. I risultati di questi studi supplementari hanno verificato i primi risultati. Hanno anche ripetuto le simulazioni con un secondo modello, che confermava anche la solidità dei primi risultati.

Il nuovo studio, pubblicato in Lettere di ricerca geofisica , fa luce su ciò che accade quando un tale supervulcano erutta. Sarebbe durato diversi anni, le emissioni avranno un picco, e può avere il potere di modificare temporaneamente i regimi del vento nella stratosfera tropicale.

Supervulcani di oggi

Oggi sono circa 20 supervulcani in tutto il mondo. Uno dei più famosi è la caldera di Yellowstone negli Stati Uniti. Yellowstone è noto per aver avuto due eruzioni VEI 8 in passato (circa 2,1 milioni e 640, 000 anni fa).