Wat is de invloed van een vulkaanuitbarsting op het klimaat?

Vulkanische gassen en as

Bij een vulkaanuitbarsting worden as en gassen uitgestoten. As in de atmosfeer zorgt lokaal voor schaduw met donkere dagen en daarmee afkoeling van het oppervlak als gevolg. De zwaarste asdeeltjes zullen als eerste naar beneden dwarrelen maar de fijnere as van een grote uitbarsting kan weken in de lucht blijven [1].

Het meeste gas dat uit een vulkaan komt is waterdamp. Dit heeft geen effect op het klimaat maar zorgt lokaal vaak voor regenbuien. Maar er worden ook andere gassen uitgestoten, waaronder koolstofdioxide en zwaveldioxide. Deze gassen hebben een tegengesteld effect: zwaveldioxide initieert afkoeling [2] terwijl koolstofdioxide kan bijdragen aan opwarming [3]. Als er zwaveldioxide in de stratosfeer komt (beginnend vanaf 10 – 15 km hoogte), wordt deze door condensatie van zwavelzuur omgezet in aerosolen [2]. Aerosolen zijn minuscuul kleine druppeltjes of stofdeeltjes die in de lucht een nevel vormen. Deze nevel zorgt ervoor dat zonnestralen teruggekaatst worden voordat deze het aardoppervlakte bereiken. Dit kan leiden tot mondiale afkoeling. Koolstofdioxide (CO₂) is een bekend broeikasgas dat ervoor zorgt dat warmte wordt vastgehouden. Als er door een vulkaanuitbarsting veel koolstofdioxide in de atmosfeer terecht komt kan dit mogelijk zorgen voor wereldwijde opwarming [3].

Afbeelding door Björn Austmar Þórsson via Pexels.com

Locatie en hoogte van de vulkanische uitstoot

De mogelijke effecten op het klimaat zijn afhankelijk van de hoogte waarop vulkanische gassen ingebracht worden in de atmosfeer [4]. Hoe hoger de uitstoot in de atmosfeer terecht komt, hoe groter het te verwachten effect is. Een uitbarsting tot 1-2 kilometer hoogte zal dus veel minder gevolgen hebben dan een uitbarsting met een vulkanische pluim boven de 10-15 kilometer hoogte. De trage uitwisseling tussen de verschillende lagen van de atmosfeer zorgt ervoor dat vervuiling, zoals vulkanische as, lang kan blijven hangen.

Ook de geografische locatie van de vulkaan speelt een rol [5]. Door luchtstromen in de atmosfeer verspreiden vulkanische as en gassen zich makkelijker over de wereld als een vulkaan in de tropen (in de buurt van de Evenaar) staat, dan wanneer deze op het noordelijk of zuidelijk halfrond staat. Een grotere uitbarsting in de tropen heeft dus eerder een wereldwijd effect terwijl een uitbarsting buiten de tropen vooral gevolgen heeft voor de hemisfeer (halfrond) waarin de vulkaan staat.

De bijdrage van zwaveldioxide: wereldwijde temperatuurdaling

De gemiddelde wereldwijde temperatuur van het aardoppervlak is in de afgelopen eeuwen met 1,5 °C gestegen [6]. Een grafiek van deze gegevens (Figuur 1) toont plotselinge temperatuurdalingen van 0,5-1,5 °C na grote vulkaanuitbarstingen [6]. De laatste keer dat dit gebeurde is dertig jaar geleden, toen de Pinatubo vulkaan in de Filipijnen uitbarstte [7]. De aswolk van deze uitbarsting bedekte een oppervlakte drie keer zo groot als Nederland en bereikte een hoogte van 40 kilometer. 17 megaton zwaveldioxide kwam in de stratosfeer terecht. Na de uitbarsting bleef er een gat in de vulkaan achter van 2,5 km doorsnede. Binnen drie maanden hadden de zwavel aerosolen zich over de hele wereld verspreid. Drie jaar na de uitbarsting was de atmosfeer “hersteld” en de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak weer op het oude niveau.

Figuur 1: De gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak in °C gemeten op 36.000 locaties wereldwijd (zwarte lijn) en het best passende model (rode lijn) dat de koolstofdioxide concentratie en vulkaan- uitbarstingen (in blauw) meeneemt [9].

Het effect van koolstofdioxide

Hoewel het effect van een vulkaanuitbarsting op de opwarming van de aarde gering is, draagt de uitstoot van koolstofdioxide door natuurlijke processen wel bij (Figuur 2) [3]. Echter, de totale koolstofdioxide uitstoot veroorzaakt door natuurlijke processen, waaronder vulkanen, is 40 tot 100 keer kleiner dan de uitstoot veroorzaakt door mensen. De vorming van de vloedbasalten (>16 miljoen jaar geleden) heeft mogelijk wel voor impactvolle opwarming van de aarde gezorgd. Bij deze extreme uitbarstingen werd door een vloed van basaltlava een oppervlakte meer dan drie keer zo groot als Nederland bedekt.

Figuur 2: Het stabiele koolstofbudget met koolstof ontgassing in de atmosfeer en koolstofopname (links) en koolstof verstoringen door vier verschillende factoren (rechts). De hoeveelheid koolstof is uitgedrukt in Petagram/jaar oftewel GigaTon/jaar [10]. Figuur aangepast van Suarez et al. [3].

Conclusie

Vulkaanuitbarstingen kunnen zowel een opwarmend als een afkoelend effect hebben. De grootste uitstoot van het broeikasgas koolstofdioxide wordt op dit moment veroorzaakt door mensen en niet door vulkanen. Grote vulkanische uitbarstingen kunnen wel een tijdelijke afkoeling van het aardoppervlak veroorzaken. De meeste “alledaagse” vulkaanuitbarstingen, zoals de recente vulkaanuitbarstingen op La Palma, hebben echter een verwaarloosbaar effect op het wereldwijde klimaat. Ondanks het feit dat deze uitbarsting verwoestende gevolgen had voor de lokale bevolking bracht de vulkaan geen as en gas tot in de stratosfeer waardoor een wereldwijde klimaatverandering ons bespaard bleef. [8]