Kīlauea-vulkaan veroorzaakt grootste fytoplanktonbloei in open oceaan, volgens studie

Aswolk van Kīlauea beïnvloedde grote fytoplanktonbloei in de Stille Oceaan

Toen de Kīlauea-vulkaan in mei 2018 uitbarstte, werd er een enorme hoeveelheid as in de lucht vrijgegeven, met een pluim die bijna vijf mijl hoog was. Een nieuwe studie van een internationaal team van onderzoekers heeft onthuld dat een zeldzame en grote fytoplanktonbloei in de Noord-Pacifische subtropische gyre in de zomer van 2018 werd uitgelokt door as van Kīlauea die op het oceaanoppervlak viel, ongeveer 1.200 mijl ten westen van de vulkaan. Het onderzoek is recent gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Oceans.

“De omvang en duur van deze bloei waren enorm en waarschijnlijk de grootste die ooit in de Noord-Pacifische regio is gerapporteerd,” zegt David Karl, mede-auteur van de studie, Victor en Peggy Brandstrom Pavel Professor, en directeur van het Center for Microbial Oceanography: Research and Education aan de University of Hawai’i (UH) in Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology. “Onze studie toont de verbinding aan tussen de uitbarsting van Kīlauea en de vorming van bloei ver van de vulkaan. Dit kan helpen om ons begrip van de dynamiek van fytoplanktonbloei te verfijnen en ons begrip van de koolstofcyclus in de oceaan te verbeteren.”

Ondanks dat Kīlauea een van de meest actieve vulkanen ter wereld is, met meerdere uitbarstingen in de afgelopen 40 jaar, was vulkanische as die van Kīlauea werd vrijgegeven op het eiland Hawai’i nog niet eerder gekoppeld aan fytoplanktonbloei in de open oceaan. De uitbarsting van Kīlauea in 2018 was een van de grootste in meer dan 200 jaar, waarbij miljoenen kubieke voeten gesmolten lava in de wateren voor de kust van het Big Island van Hawai’i werden geïnjecteerd en naar schatting 50 kiloton per dag aan zwaveldioxide en ongeveer 77 kiloton per dag aan kooldioxide in de atmosfeer werd vrijgegeven.

Effecten van Kīlauea op afstand

Vorige onderzoeken, geleid door oceanografen van UH Mānoa, toonden aan dat wanneer lava in de oceaan stroomde, het de voedingsrijke bodemwateren opwarmde, waardoor deze lichter werden. Het opstijgende voedingsrijke diepwater naar het zonovergoten oppervlak stimuleerde de groei van fytoplankton, wat resulteerde in een uitgebreide pluim van microben voor de kust van het eiland Hawai’i. Vulkanische as kan veel verder worden getransporteerd door de wind, vooral tijdens explosieve uitbarstingen die materialen hoog in de atmosfeer injecteren.

“Na de uitbarsting van 2018 transporteerden de heersende winden asdeeltjes naar het westen,” zegt Wee Cheah, corresponderende auteur van de studie en Senior Lecturer aan het Institute of Ocean and Earth Sciences aan de Universiti Malaya. “De trajecten van de as werden geregistreerd door satellieten die veranderingen in de optische helderheid van de atmosfeer detecteren, de zogenaamde aerosol optische diepte. Afhankelijk van de dichtheid, grootte en vorm van de deeltjes en de lokale atmosferische omstandigheden, vooral neerslag, valt de as uiteindelijk uit de atmosfeer en in de oppervlakte-oceaan.”

Bovenop het volgen van het atmosferische transport van as over de Stille Oceaan, gebruikten de hoofdauteur van de studie Chun Hoe Chow, Associate Professor aan de National Taiwan Ocean University, en mede-auteurs ook satellietgegevens om de oceankleur te detecteren, een indirecte maat voor de aanwezigheid of afwezigheid van fytoplankton, wat een enorme bloei nabij de datalijn onthulde. Het team voerde een uitgebreide analyse uit van de waarnemingen en onderzocht de fysieke omstandigheden om zowel de timing als de locatie van de oppervlaktebloei te verklaren, een kenmerk dat niet typisch is voor deze regio.

“De wateren in de open oceaan van de Stille Oceaan zijn arm aan voedingsstoffen, en de toevoeging van vulkanische as, vooral ijzer in de as, en in mindere mate andere sporenelementen en mogelijk fosfaat, kan de groei van mariene fytoplankton stimuleren, vooral de zogenaamde stikstofbindende microben die kunnen groeien in afwezigheid van extra stikstof,” zegt Karl.

Koolstofuitstoot en -opname

De groei van deze gespecialiseerde fytoplankton produceerde veel organisch materiaal. Wanneer de organismen sterven en naar de diepe oceaan zinken, wordt een groot deel van de organische koolstof van het oppervlak geëxporteerd, waardoor koolstof uit de bovenste oceaan en de atmosfeer wordt verwijderd. “Onze schattingen zijn dat de export van organische koolstof gelijk kan zijn aan ongeveer de helft van de kooldioxide die aanvankelijk uit de uitbarsting werd vrijgegeven,” zegt Karl. “Deze mariene kooldioxide-opslag is een natuurlijk proces dat waarschijnlijk optreedt wanneer vulkanische uitbarstingen as in de atmosfeer injecteren en dat de deeltjes naar zee dragen. De combinatie van asdepositie en de voedingsarme omstandigheden in ons studiegebied zorgde voor een enorme bloei die gemakkelijk zichtbaar was via satellietafstandssensing en Argo-drijvers die eerder in dat gebied waren ingezet.”

Het onderzoeksteam is bereid om toekomstige vulkanische uitbarstingen en hun effecten op fytoplanktonbloei te volgen. Als er een andere grote uitbarsting plaatsvindt, zijn ze van plan een onderzoeksschip in te zetten om de ontwikkeling en reactie van de bloei in real-time te bestuderen.