Négy évbe került megfejteni, miért nem okozott klímakatasztrófát a 21. század eddigi legnagyobb vulkánkitörése
Négy éve történt a 21. század eddigi legnagyobb vulkánkitörése. A Csendes-óceán nyugati részén lévő Tonga térségben található Hunga vulkán kitörése volt az első modern, műholdas eszközökkel is megfigyelt víz alatti robbanásos vulkáni működés. Számos rekordot hoztak a megfigyelések: 58 kilométer magasba emelkedő kitörési felhőt regisztráltak, 150 millió tonna vízgőz jelenlétét mutatták ki a sztratoszférában, ami 10 százalékkal emelte meg a globális sztratoszféra-víztartalmat, és még soha nem tapasztaltak ilyen nagy sűrűségű villámlást sem a légkörben (percenként több mint 2600 villámlás). Bár kezdetben sokan tartottak attól, hogy a magaslégkörbe került hatalmas mennyiségű, üvegházhatású vízgőz jelentős globális felmelegedést okoz, a tudományos mérési adatok, ezek értékelései és a modelleredmények mást mutatnak.
A víz alatt megbúvó Hunga vulkán 2022. január 15-én hatalmas kitörési felhőt hozott létre, ami egy órán belül elérte a magaslégkörben lévő sztratoszférát, a felső ernyő részének kiterjedése pedig 400 kilométer volt. Ahogy jött, úgy ment is – a kitörési felhő alig 15 órán keresztül volt észlelhető. Azonban a magaslégkörben még most is megvan a nyoma. A vulkanológusok ezt a kitörési típust freatopliniusi jellegűnek hívják. Ennek lényege, hogy a magma és a víz keveredése nagyon heves robbanásos reakciót okoz, amire szárazföldi vulkánok esetében nem nagyon van példa. A túlhevített víz gőzzé alakul, az ezzel járó hirtelen tágulás szétrobbantja a magmát, ami milliméternél kisebb szemcsékre szakad szét. A kitörési anyag egy része a magasba emelkedik a forró gázoknak köszönhetően, de a nagyobb része a saját súlya alatt összeomlik, és oldalirányba, piroklaszt-árakban zúdul szét a felszínen. A vulkáni működést követő óceáni radarmérések valóban óriási mennyiségű friss vulkáni üledéket mutattak ki a víz alatti aljzaton, a vulkáni felépítmény pedig összeomlott, és egy széles kalderát hozott létre.
Szerencsére a vulkánkitörés alapvetően lakatlan területen zajlott, így nem okozott pusztítást. A tudósoknak azonban óriási lehetőséget adott, egyfajta természeti laboratóriumot nyújtott, hogy az ilyen, viszonylag ritka, hatalmas vulkánkitörés okait és hatását – többek között a globális éghajlatra is – jobban megértsük. Ez a tudás felbecsülhetetlen a jövő hasonló eseményeire való felkészülésben. A vulkáni működés ráirányította a figyelmet arra, hogy számos hasonló vulkán van óceáni környezetben, sűrűn lakott térségekben is, amelyek eddig nem kellően ismert, illetve nem kellően figyelembe vett veszélyt jelentenek. A 2022-es Hunga vulkánkitöréshez hasonló esemény volt például az 1883-as Krakatau kitörés. A jelenlegi kutatás eredményei ezért segítik az akkori vulkáni működés jobb megértését is.
A 2022. január 15-i nagy robbanásos kitörés előtt a vulkán már mozgolódott, figyelemre méltó kitörései voltak (pl. 2021. december 19-én és 2022. január 13-án), azonban a térségben nem volt kiépített megfigyelőrendszer, így az előjelekről keveset tudunk. Magáról a hatalmas vulkánkitörésről is a műholdas képek adtak először hírt. Az azóta elvégzett vulkanológiai kutatások szerint a vulkáni működés 6-os fokozatú a VEI skálán. A VEI skála a robbanásos vulkánkitörések nagyságát mutatja, hasonlóan ahhoz, ahogy a földrengések nagyságát is jelzik a Richter-skálával. A vulkáni működés esetén a beosztás alapja a felszínre került vulkáni anyag térfogatmennyisége. A skála 0 és 8 közötti, a legnagyobb, 8-as fokozat jelenti a szupervulkáni kitörést, amikor több mint 1000 köbkilométer vulkáni anyag robban a felszínre. A VEI skála is logaritmikus, egy fokozatnyi ugrás tízszeres térfogat-különbséget jelent. A VEI=6 fokozat azt jelenti, hogy legalább 10 köbkilométer mennyiségű vulkáni anyag került a felszínre. Ehhez hasonló kitörés utoljára 1991-ben történt, akkor a Fülöp-szigeteken lévő Pinatubo ébredt fel több száz éves nyugalom után. Az előző évszázadban még két hasonló VEI=6 kitörés volt, 1902-ben a guatemalai Santa Maria, majd tíz évvel később az alaszkai Katmai-Novarupta tört ki. Emellett volt kilenc VEI=5 nagyságú kitörés is, míg a 21. században a Hunga kitörés mellett eddig mindössze egy VEI=5 kitörést regisztráltak (a chilei Puyehue-Cordon Caulle, 2011–12). A 21. században tehát még bőven várhatóak hasonló nagy, VEI=5 és 6 fokozatú vulkánkitörések.
Az óriási mennyiségű tudományos adat feldolgozása sok időt igényelt. Az Amerikai Geofizikai Unió (AGU) 2025. decemberi éves konferenciáján tették közzé a mintegy 100 kutató hozzájárulásával készült tudományos jelentést, ami összefoglalja a Hunga kitörésről szerzett ismereteket. Ehhez hasonló, nagy vulkánkitöréshez kapcsolódó légköri hatást már korábban is feltételeztek, de ez volt az első alkalom, amikor ezt műszerekkel is megfigyelték, alátámasztották és számszerűsítették. A sztratoszférába került vízgőzmennyiség hatalmas, és sokan azt várták, hogy a melegházhatású víz fokozhatja a felmelegedést, különösen a déli féltekén. Az elmúlt évek hőhullámait ezért nem kevesen a Hunga vulkánkitörés hatásának tulajdonították.
A tudományos eredmények azonban mást jeleznek. A vízgőz 0,5-1 Celsius fokos hűlést okozott a sztratoszférában, ami fordítottja a nagy robbanásos kitörések okozta sztratoszféra-felfűtésnek, azonban ez is hatott a nagy léptékű, magaslégkörben zajló légáramlásokra. Ugyanakkor a vulkánkitörés nem okozott lényeges változást a globális felszíni hőmérsékletben, sőt inkább egy minimális, néhány tized fokos hűlést. Ez eltér az olyan vulkáni események éghajlati hatásától, amikor jelentős mennyiségű kén-dioxid jut a sztratoszférába, és ez globálisan csökkenti az átlaghőmérsékletet. Ennek oka a magaslégkörben történő, jelentős kiterjedésű kénsav-aeroszol felhő kialakulása, ami visszaveri a napsugarakat.
A Hunga kitörése esetében a vulkáni kőzetek elemzése azt mutatja, hogy 20 millió tonna kén-dioxid juthatott a felszínre, ami összemérhető a globális éghajlati hatást okozó 1991-es Pinatubo kitöréssel. Azonban a mennyiség mintegy 96 százalékát megkötötte a tengervíz, és így a légkörbe kevesebb mint egymillió tonna kénes gáz került. Globális éghajlatváltozást viszont legalább 5 millió tonna kén-dioxid sztratoszférába kerülése tud okozni. De a tudományos megfigyelések teljesen új megvilágításba helyezik a vulkáni működést. A kulcs a víz alatti kitörés. Ha mindez szárazföldön történt volna, akkor a vulkáni működés globális hőmérséklet-csökkenést okozott volna. Ez az első tudományos megfigyelés arra, hogy egy víz alatti kitörés esetében a kén-dioxid nagy része nem jut a légkörbe, hanem a vízben marad. A forró kén-dioxid gáz ugyanis könnyen reakcióba lép a vízzel, kénessav, majd kénsav keletkezik. A Hunga víz alatti kitörés ráirányította a figyelmet arra, hogy ilyen esetben jóval kevesebb kén-dioxid gáz jut a magaslégkörbe, mint ami a felszínre jut.
Melegítés vagy hűtés?
Ez a kérdés, ami a tudósokat már négy év óta foglalkoztatja, azaz milyen hatása volt a 21. század legnagyobb vulkánkitörésének a globális éghajlatra. Két ellentétes tényező párbajozott egymással: a vízgőz erős üvegházgázként viselkedik a sztratoszférában, elméletileg melegedést okoz, a kén-dioxid gázból keletkező kénsav-aeroszol tömeg viszont akadályozza a napsugarak átjutását, és ezzel csökkenti a felszín feletti hőmérsékletet.
Az eredmény a tudományos vizsgálatok alapján egy nagyon gyenge hőmérséklet-csökkenés lett a déli féltekén. A nyári hőhullámok tehát nem a Hunga-kitörés következményei. A sztratoszférába kerülő víz ugyanis egyrészt egyfajta kondenzációs katalizátorként felgyorsította a kénsav-aeroszol képződést, azaz feleannyi idő alatt alakult ki a kénsav-aeroszol felhő, mint más, „szárazabb” esetben. Másrészt, a kénsav-aeroszolok a nagy mennyiségű víz jelenlétében jóval apróbbak maradtak, és ezek a kicsinyebb szemcsék sokkal hatékonyabban szórták szét a napsugarakat, mint a nagyobbak, azaz erősítették a hűtőhatást. Továbbá a Hunga-kitörés előtti néhány vulkánkitörés kén-dioxid gázanyaga és a jelentős erdőtüzek nem lebecsülendő szennyezést jelentettek a Föld déli féltekéje feletti sztratoszférára, növelték az optikai mélységét, azaz csökkentették átlátszóságát, és ez is gyengítették a napsugárzás átjutását. Erre jött a Hunga-kitörés hatása és az összességében kis mértékű hőmérséklet-csökkentő hatás.
A Hunga-kitörés természeti laboratóriumában az integrált vulkanológiai, légkörfizikai, környezeti kutatásai már jelentős mértékben hozzájárultak, hogy jobban megértsük az ilyen viszonylag ritka, de nagy hatású természeti folyamatokat. A tudományos munka folytatódik tovább, hogy közvetlen adatokra, megfigyelésekre épülve növeljük tudásunkat, ami segít felkészülni a 21. század további jelentős, a társadalmat is érintő vulkánkitöréseire.
(A szerző geológus-vulkanológus, az MTA rendes tagja, tanszékvezető egyetemi tanár, ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet, Kőzettan-Geokémiai tanszék, MTA-HUN-REN CSFK PannonVulkán Lendület Kutatócsoport, a Tűzhányó Blog Facebook-csoport vezetője.)
