Tropische vulkanische uitbarstingen bevorderen regenval rond de evenaar, blijkt uit onderzoek

Onderzoek toont aan dat vulkanen invloed hebben op overstromingen

Vulkanen die gassen hoog in de atmosfeer uitstoten, veranderen niet alleen de wereldwijde temperaturen, maar beïnvloeden ook op ongebruikelijke manieren de overstromingen, zo hebben onderzoekers van Princeton ontdekt.

In een artikel in het tijdschrift Nature Geoscience rapporteren de onderzoekers dat grote uitbarstingen kenmerkende patronen van overstromingen creëren, afhankelijk van de locatie van de vulkaan en de verspreiding van zijn pluimen. De patronen splitsen zich voornamelijk langs de evenaar.

Wanneer de pluim van een vulkaan zich over het algemeen in één halfrond bevindt, neemt de overstroming in dat halfrond af en neemt deze toe in het andere halfrond. Dit patroon heeft de sterkste invloed op de tropische gebieden en vertoont weinig tot geen effect op andere regio’s.

Vulkanen die pluimen creëren die beide halfronden beïnvloeden, vertonen een ander patroon. Deze uitbarstingen verminderen de overstromingen in de tropen in beide halfronden, terwijl ze de overstromingen in droge gebieden vergroten.

Voor de studie onderzochten de onderzoekers drie grote uitbarstingen: de uitbarsting van Santa Maria in Guatemala in 1902, wiens pluim geconcentreerd was in het noordelijk halfrond; de uitbarsting van Agung in Indonesië in 1963, wiens pluim zich in het zuidelijk halfrond bevond; en de uitbarsting van Pinatubo in de Filippijnen in 1991, met een meer symmetrische pluim.

Globale luchtstromen spelen een cruciale rol

Gabriele Villarini, een van de hoofonderzoekers, zegt dat de sleutel tot de patronen ligt in de globale luchtstromen. De passaatwinden die de aarde omcirkelen, komen samen op de evenaar in een gebied dat de Intertropische Convergentiezone wordt genoemd. De samenvloeiende winden creëren een weerpatroon dat zich langs een lijn splitst die doorgaans de evenaar volgt.

Deze zone vormt een weerband in tropische gebieden aan beide zijden van de evenaar, waarin warme, vochtige lucht stijgt en zware regenval produceert. De verandering tussen zomer en winter verschuift de lijn naar het noorden en zuiden, wat de regen- en droogseizoenen veroorzaakt die normaal gesproken in veel delen van de tropen worden ervaren.

Belangrijke vulkanische uitbarstingen verschuiven dit patroon, zegt Villarini, professor in civiele en milieutechniek en het High Meadows Environmental Institute. De vulkanen spuwen gassen, vooral zwaveldioxide, de stratosfeer in. In dit gebied van de bovenatmosfeer oxideert het zwavelgas en wordt het kleine, zwevende deeltjes.

Deze aerosolen verstrooien het binnenkomende zonlicht en absorberen de hitte die van de aarde straalt. Dit koelt tegelijkertijd de aarde op het oppervlak en verwarmt de stratosfeer, wat de luchtcirculatie beïnvloedt. Eerdere wetenschappelijke studies hebben het effect op de wereldwijde temperatuur aangetoond, en gerelateerde technieken zijn voorgesteld voor geo-engineeringprojecten om de opwarming van de aarde tegen te gaan.

Het team van Princeton ontdekte dat de veranderingen in luchtcirculatie als gevolg van de uitbarstingen de positie van de Intertropische Convergentiezone veranderen, waardoor deze naar het noorden of zuiden verschuift, weg van het halfrond dat de uitbarsting ervaart. Deze verschuiving verandert direct de regenpatronen. De zone, met zijn vochtige lucht, verschuift weg van de uitbarsting, wat leidt tot meer regen en zwaardere overstromingen in het bijbehorende tropische gebied.

Villarini zei dat de effecten van de toegenomen regenval meestal het sterkst zijn in het jaar na de uitbarsting en na enkele jaren afnemen.

Impact van Agung en Santa Maria

De onderzoekers bestudeerden de uitbarstingen van Santa Maria (1902) en Agung (1963) omdat hun pluimen beperkt waren tot enkele halfronden. Hierdoor concentreerden de zwavel-aerosolen zich onevenredig in dat halfrond, waardoor luchtstromen verschoven en de Intertropische Convergentiezone verder het andere halfrond in werd geduwd.

Na de uitbarsting van Agung in het zuidelijk halfrond zagen 50% van de stroommeters een vermindering van de piekstromen (een maat voor rivieroverstromingen) in de tropische gebieden van het zuidelijk halfrond in het eerste jaar na de uitbarsting. Stroommeters in de tropen van het noordelijk halfrond zagen een toename van ongeveer 40% in piekstromen.

De uitbarsting van Santa Maria in het noordelijk halfrond ging gepaard met een stijging van 25% in locaties met piekoverstromingen in de tropen van het zuidelijk halfrond, en een stijging van 35% in locaties met verminderde stromen in de noordelijke tropen. Bovendien zagen gebieden in het noordelijk halfrond met Santa Maria hogere piekoverstromingen. De onderzoekers meldden dat ongeveer 25% van de locaties in die gebieden in de twee jaren na de uitbarsting een toename zagen.

Vulkanen die de evenaar overschrijden beïnvloeden overstromingen in tropen en droge gebieden

De aerosolenpluim van de uitbarsting van Pinatubo in 1991 verspreidde zich gelijkmatig over beide halfronden, zo ontdekten de onderzoekers. In tegenstelling tot de andere twee uitbarstingen verminderde Pinatubo de overstromingen in de tropen in beide halfronden. Piekstromen daalden bij 20% van de locaties in de zuidelijke tropen en bij 35% van de locaties in de noordelijke tropen.

In droge gebieden was het tegenovergestelde effect waarneembaar. De onderzoekers ontdekten dat extreem droge gebieden een toename van piekstromen ervoeren bij ongeveer 35% van de locaties aan beide zijden van de evenaar na de uitbarsting van Pinatubo. Hanbeen Kim, hoofdauteur van het artikel, zei dat deze toename mogelijk te wijten is aan een ander luchtcirculatiemechanisme dat de monsoon-woestijnkoppeling wordt genoemd.

In dit patroon daalt lucht over Aziatische moessongebieden en stijgt over nabijgelegen droge gebieden. De opstijgende lucht trekt vocht omhoog, wat leidt tot grotere regenval in de droge gebieden.

De onderzoekers ontdekten dat voor uitbarstingen die zich over beide halfronden verspreiden, zoals Pinatubo, verschuivingen in de Intertropische Convergentiezone geen grote rol spelen. In plaats daarvan zeiden ze dat veranderingen in overstromingen worden veroorzaakt door afkoeling en gerelateerde veranderingen in de atmosferische circulatie, zoals die boven woestijngebieden.

Villarini voegde toe dat door het aantonen van het grote effect van vulkanische uitbarstingen op overstromingen wereldwijd, het onderzoek het belang laat zien van het begrijpen van hoe klimaatveranderingen belangrijke effecten kunnen hebben die verder gaan dan hun directe gevolgen. Hij zei dat wetenschappers en politieke leiders deze effecten moeten begrijpen bij het beoordelen van de risico’s van klimaatverandering.