Kraters en klimaat: hoe vulkaanuitbarstingen de aarde zowel kunnen opwarmen als afkoelen

Op dit moment zijn er ruim 40 actieve vulkanen die regelmatig uitbarsten. Eén van deze is de Etna op Sicilië, mijn persoonlijke favoriet. De Etna barst vaak spectaculair uit, maar ze is niet groot genoeg om het klimaat te beïnvloeden. In de aardse geschiedenis zijn er een paar enorme vulkaanuitbarstingen geweest die wél leidden tot een, al dan niet tijdelijk, opwarmend of afkoelend effect. Waarom konden deze vulkanen dat dan wel?

Koolstofdioxide en massale extinctie

Ver in het verleden, zo’n 250 miljoen jaar geleden, was er volgens geologen een vulkanische vlakte in Siberië dat gevormd is door enorme vulkanische uitbarstingen. Het fenomeen komt overeen met de periode van de Perm-Trias-massa-extinctie, een periode met dodelijk hoge temperaturen. Wetenschappers ontdekten in 2021 dat de grote temperatuurstijging het gevolg kon zijn van een snelle toename in atmosferisch CO2 door vulkanisme. Bij een vulkaanuitbarsting komt opgeslagen CO2 vrij in de atmosfeer, wat bijdraagt aan het broeikaseffect. Vulkanisme op een schaal van de Siberische vlakte kan zo grote hoeveelheden broeikasgassen in de lucht pompen.

Antropogene uitstoot overtreft dat van vulkanen

Hoewel vulkanen CO2 in de atmosfeer brengen, valt de uitgestoten hoeveelheid broeikasgas in het niet bij menselijke uitstoot. Kolossale uitbarstingen zoals die van 250 miljoen jaar geleden zijn zeer zeldzaam. De huidige actieve vulkanen zijn bij lange na niet groot genoeg om zulke temperatuurstijgingen te veroorzaken. Naar schatting stoten vulkanen mondiaal ongeveer 0,3 gigaton CO2 per jaar uit. In 2022 was de antropogene uitstoot meer dan 36 gigaton. Dus de uitstoot van vulkanische CO2 is minstens 100 keer kleiner dan die van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Het CO2 niveau gemeten op Mauna Loa in Hawaii en de vulkanische activiteit. Bron: ZME Science

Door de uitbarsting van Mount St. Helens in 1980 kwam er 10 miljoen ton CO2 in de atmosfeer in 9 uur tijd. Aan de andere kant kost het de mensheid 2,5 uur om deze hoeveelheid CO2 uit te stoten. Ook is deze uitstoot voortdurend, waardoor het een veel groter effect heeft op de opwarming van de aarde.

Een deken van gas

Stratovulkanen, het soort dat hoog en kegelvormig is, kunnen explosief uitbarsten. Bij deze explosie worden er vulkanische gassen hoog de lucht in geslingerd en ontstaat een as pluim. Het vulkanisch as is relatief zwaar en slaat snel neer op het oppervlak, waar het zorgt voor verslechterde luchtkwaliteit en het veroorzaakt een tijdelijk afkoelend effect door zonlicht te blokkeren. Binnen de chaos van de as pluim wordt statische elektriciteit gegenereerd en zo kan vulkanische bliksem ontstaan. Dit levert spectaculaire beelden op, bijvoorbeeld bij de uitbarsting van Mount Ruang op 16 april.

Bij een grote uitbarsting bereiken gassen zoals zwaveldioxide en waterdamp de stratosfeer. Hier combineren ze zich tot zwavelzuur aerosolen. Er vormt een laag wazige druppels die zich ver uitspreiden en zonlicht terug de ruimte in reflecteren. De aerosolen kunnen tot wel drie jaar in de stratosfeer verblijven.

De invloed van vulkaanuitbarstingen op het klimaat en gletsjers op verschillende tijdschalen. Bron: Geophysical Research Letters

Een voorbeeld van dit afkoelende effect is de uitbarsting van Mount Pinatubo in 1991. De uitbarsting produceerde de grootst gemeten zwaveldioxide wolk ooit en veroorzaakte een mondiale temperatuurdaling van 0,5°C gedurende het volgende jaar. De uitbarsting van Mount Ruang heeft een grote hoeveelheid zwaveldioxide uitgestoten, maar de hoeveelheid gas in de stratosfeer zal niet genoeg zijn om voor lange tijd het weer te beïnvloeden.

Seizoensinvloed op uitbarstingen

Vulkanisme kan dus (tijdelijke) gevolgen hebben voor het weer. Andersom kunnen weergebeurtenissen een vulkaanuitbarsting in gang zetten. Door hevige regenval wordt het gesteente aan het oppervlak zwakker, waardoor het verbrokkelt en de druk op het onderliggende magma afneemt. Ook wordt de interne druk opgebouwd doordat water vrijgekomen gas tegenhoudt. Vulkanische activiteit kan op deze manier samen hangen met neerslag. Er is een verband gevonden voor kleine uitbarstingen en de maanden waarin de meeste neerslag valt. Statistisch gezien vinden vulkaanuitbarstingen op gematigde breedte vaker plaats in de wintermaanden. Ook speelt de verdeling van zeewater en ijs een rol bij veranderingen in de druk op magma. Vulkanisme op Santorini komt vaker voor in perioden dat de zeespiegel meer dan 40 meter lager staat. Zelfs kleine verschuivingen in de druk aan het oppervlak kunnen direct invloed hebben op de diepe ondergrond, en kunnen zo het magma net genoeg aanzetten om tot een uitbarsting te leiden.