Vulkanische as kan groei van fytoplankton in de oceaan op meer dan 100 km afstand bevorderen

Onderzoek naar de impact van vulkanische as op fytoplanktongroei

Nishinoshima, een eiland in de Ogasawara-eilanden van Japan, herbergt een actieve vulkaan. Onderzoekers hebben gesuggereerd dat as van vulkanische uitbarstingen op Nishinoshima heeft geleid tot een tijdelijke toename van fytoplanktonniveaus in het zeewater rond Mukojima, dat 130 km ten noordoosten van Nishinoshima ligt.

Mukojima bevindt zich binnen de subtropische draaikolk, een gebied dat bekendstaat om de lage voedingsstoffen en lage chlorofylcondities. De studie toont aan dat as van de uitbarstingen op Nishinoshima door de wind en oceaanstromen naar de wateren rond Mukojima werd getransporteerd, waar het diende als voedingsbron voor de groei van fytoplankton.

Deze bevindingen suggereren dat vulkanische as de productiviteit van mariene wateren kan verhogen, zelfs op aanzienlijke afstanden van de vulkanische locatie. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Progress in Earth and Planetary Science.

Tussen december 2019 en juli 2020 vond er een grootschalige vulkanische uitbarsting plaats op Nishinoshima, waarbij een aanzienlijke hoeveelheid as in de oceaan werd vrijgegeven. Eerdere studies hebben hogere niveaus van fytoplankton nabij de vulkanische locatie aangetoond, maar de effecten van deze as op verder weg gelegen gebieden waren niet goed begrepen.

Een groep onderzoekers van de Nagoya Universiteit, Tohoku Universiteit, Meiji Universiteit en Waseda Universiteit, onder leiding van Professor Joji Ishizaka van het Institute for Space-Earth Environmental Research aan de Nagoya Universiteit, voerde een studie uit om de verre effecten van as van de uitbarsting op Nishinoshima te onderzoeken.

De onderzoekers analyseerden satellietbeelden van chlorofyl-a (Chl-a) rond de Ogasawara-eilanden tijdens de uitbarsting van Nishinoshima. Over het algemeen duiden hogere niveaus van Chl-a op een grotere overvloed aan fytoplankton.

Deze studie maakte gebruik van twee soorten satellietbeeldgegevens. De eerste dataset werd verkregen van de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer-sensor (MODIS) op NASA’s Aqua-satelliet. De resultaten toonden aan dat Mukojima een aanzienlijke toename van Chl-a-concentraties ervoer, die steeg van ongeveer 0,1 mg/m3 tijdens de periode zonder uitbarstingen naar een piek van bijna 0,2 mg/m3 tijdens de uitbarsting.

De tweede dataset werd gegenereerd met gegevens van de Japanse meteorologische satelliet Himawari-8, die werd verstrekt via het P-Tree-systeem door JAXA. Deze dataset bevestigde ook een toename van Chl-a-concentraties rond Mukojima tijdens de uitbarstingsperiode.

Op basis van deze bevindingen veronderstelden de onderzoekers dat de uitbarstingen op Nishinoshima de toename van Chl-a rond Mukojima veroorzaakten. Om deze theorie te verifiëren, voerden ze numerieke simulaties uit met behulp van gegevens over de snelheid van het zeewateroppervlak van het Global Ocean Forecast System 3.1. Ze volgden de beweging van zeewater met hoge Chl-a-niveaus dat het gebied rond Mukojima bereikte na het transport van de as door de wind.

De resultaten ondersteunden de hypothese, waarbij werd aangetoond dat de toename van Chl-a die op 4 juli nabij Mukojima werd waargenomen, het gevolg was van de vulkanische as die op 28 juni op Nishinoshima werd vrijgegeven, zes dagen eerder.

Professor Ishizaka verklaarde: “Onze analyses van satellietgegevens en numerieke simulaties suggereren dat de uitbarstingen op Nishinoshima waarschijnlijk een fytoplanktonbloei nabij Mukojima hebben veroorzaakt.” Hij voegde eraan toe: “De vulkanische as van de uitbarstingen werd in de atmosfeer vrijgegeven en viel langs de rook naar het noordoosten. Het zeewater dat as bevatte, reisde vervolgens ongeveer 130 km naar Mukojima. Tijdens deze reis fungeerde de as als voedingsstof, wat de groei van fytoplankton bevorderde. Hierdoor hebben we zes dagen later een aanzienlijke toename van fytoplankton rond Mukojima waargenomen.”

Deze studie toont aan dat voedingsstoffen afkomstig van vulkanische uitbarstingen de groei van fytoplankton kunnen bevorderen in gebieden met beperkte voedingsstoffen, zelfs in gebieden ver van de uitbarstingslocatie. Deze bevindingen verbeteren ons begrip van de dynamiek van mariene ecosystemen en leggen de basis voor verder onderzoek naar de complexe effecten van vulkanische activiteit op lokale ecosystemen.