Di Leah Burrows, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences – 20 Novembre 2023

Quando il vulcano Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ha eruttato il 15 gennaio 2022 nel Pacifico meridionale, ha prodotto un’onda d’urto avvertita in tutto il mondo e ha innescato tsunami a Tonga, Fiji, Nuova Zelanda, Giappone, Cile, Perù e Stati Uniti.

Ha anche cambiato la chimica e la dinamica della stratosfera nell’anno successivo all’eruzione, portando a perdite senza precedenti nello strato di ozono fino al 7% su vaste aree dell’emisfero australe, secondo un recente studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences dalla Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e dall’Università del Maryland.

L’eruzione del vulcano Hunga Tonga-Hunga Ha’apai nel Pacifico meridionale il 14 gennaio 2022

A guidare questi cambiamenti atmosferici, secondo la ricerca, è stata l’enorme quantità di vapore acqueo iniettato nella stratosfera dal vulcano sottomarino. La posizione della stratosfera è di circa 13-48 km sopra la superficie terrestre ed è dove risiede lo strato protettivo di ozono.

“L’eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha’apai è stata davvero straordinaria in quanto ha emesso circa 300 miliardi di libbre di acqua nella stratosfera normalmente secca, che è solo una quantità assolutamente incredibile di acqua da un singolo evento”, ha detto David Wilmouth, scienziato del progetto SEAS e primo autore dell’articolo.

“Questa eruzione ci ha messo in un territorio inesplorato”, ha detto Ross Salawitch, professore presso l’Earth System Science Interdisciplinary Center dell’Università del Maryland e co-autore dello studio. “Non abbiamo mai visto, nella storia delle registrazioni satellitari, così tanto vapore acqueo iniettato nell’atmosfera e il nostro articolo è il primo che esamina le conseguenze a valle su vaste regioni di entrambi gli emisferi nei mesi successivi all’eruzione utilizzando dati satellitari e un modello globale”.

L’eruzione Hunga Tonga-Hunga Ha’apai è stata la più grande esplosione mai registrata nell’atmosfera. L’eruzione ha scagliato aerosol e gas in profondità nella stratosfera. Parte del materiale ha raggiunto la mesosfera inferiore, a più di 48 km sopra la superficie terrestre, altitudini mai registrate da un’eruzione vulcanica. Studi precedenti hanno scoperto che l’eruzione ha aumentato il vapore acqueo nella stratosfera del 10% in tutto il mondo, con concentrazioni ancora più elevate in alcune aree dell’emisfero australe.

Wilmouth, Salawitch e il resto del team di ricerca hanno utilizzato i dati del Microwave Limb Sounder (MLS) a bordo del satellite Aura della NASA, per tracciare non solo come il vapore acqueo si muoveva in tutto il mondo, ma anche per monitorare la temperatura e i livelli di monossido di cloro (ClO), ozono (O3), l’acido nitrico (HNO3) e acido cloridrico (HCl) nella stratosfera per l’anno successivo all’eruzione. Hanno poi confrontato queste misurazioni con i dati raccolti da MLS dal 2005 al 2021 prima dell’eruzione.

Il team ha scoperto che l’emissione di vapore acqueo e anidride solforosa (SO2) ha cambiato sia la chimica che la dinamica della stratosfera. In termini di chimica, l’SO2 ha portato a un aumento degli aerosol di solfato, che ha fornito nuove superfici per le reazioni chimiche.

“Alcune reazioni che potrebbero non verificarsi affatto o solo lentamente possono avvenire più velocemente se ci sono aerosol disponibili su cui tali reazioni possono avvenire”, ha detto Wilmouth. “L’iniezione di SO2 dal vulcano ha permesso la formazione di aerosol di solfato e la presenza di vapore acqueo ha portato alla produzione aggiuntiva di aerosol di solfato”.

L’aumento degli aerosol di solfato e del vapore acqueo ha dato il via a una catena di eventi nella complessa chimica atmosferica che ha portato a cambiamenti diffusi nelle concentrazioni di un certo numero di composti, tra cui l’ozono.

Il vapore acqueo in eccesso ha anche avuto un effetto di raffreddamento nella stratosfera, portando a un cambiamento nella circolazione, che ha portato a una diminuzione dell’ozono nell’emisfero meridionale e a un aumento dell’ozono ai tropici.

I ricercatori hanno scoperto che il picco di diminuzione dell’ozono si è verificato in ottobre, nove mesi dopo l’eruzione.

“Abbiamo avuto questo enorme aumento del vapore acqueo nella stratosfera con modesti aumenti di solfato che hanno innescato una serie di eventi che hanno portato a cambiamenti significativi nella temperatura e nella circolazione, ClO, HNO3, HCl, O3 e altri gas”, ha detto Wilmouth.

Successivamente, i ricercatori sperano di continuare lo studio seguendo l’impatto del vulcano nel 2023 e oltre, mentre il vapore acqueo si sposta dai tropici e dalle medie latitudini al polo dell’emisfero australe, dove ha il potenziale per amplificare le perdite di ozono in Antartide. Si prevede che il vapore acqueo rimanga elevato nella stratosfera per un periodo di diversi anni.

La ricerca è stata co-redatta da James Anderson, Philip S. Weld Professor of Atmospheric Chemistry presso SEAS; Freja Østerstrøm e Jessica Smith.

Ulteriori informazioni: David M. Wilmouth et al, Impatto dell’eruzione vulcanica Hunga Tonga sulla composizione stratosferica, Atti della National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2301994120

Informazioni sulla rivista: Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze 

Fonte : phys.org