Áhrif eldgosa á norðurslóðum gætu varað lengur en áður var talið

Aukinn veðurofsi er á meðal þeirra skammtímaáhrifa sem stór eldgos á norðurhveli jarðar geta haft á veðurfar. Ný doktorsrannsókn Heru Guðlaugsdóttir, jarðfræðings og loftslagssérfræðings, leiðir í ljós að áhrif eldgosa geti varað lengur en áður hefur verið talið. Hún segir rannsóknir sem þessar geta hjálpað vísindamönnum að skilja hvernig loftslagsbreytingar af völdum manna geta komið fram.

Stór eldgos geta raskað veðurfari og loftslagi á jörðinni verulega þegar þau spúa miklu magni af gosefnum út í andrúmsloftið og áhrifin geta varað í jafnvel nokkra áratugi. Brennisteinsagnir í gosmekki endurvarpa sólarljósi þegar þær ná hátt upp í lofthjúpinn og valda þannig kólnun við yfirborð jarðar. Sömu agnir drekka í sig varmageislun frá jörðinni og verma eftir lög lofthjúpsins sem hefur áhrif á háloftavinda og þar með veðurfar við yfirborðið.

Það eru áhrif af þessu tagi sem Hera rannsakaði í doktorsverkefni sínu í jarðfræði sem hún varði við Háskóla Íslands 8. febrúar. Hún kynnti niðurstöður sínar á loftslagsráðstefnu í háskólanum í dag. Bar hún saman stór eldgos sem hafa átt sér stað við miðbaug og á hærri norðlægari breiddargráðum síðustu tólf hundruð árin og hvernig þau hafa haft áhrif á stór veðurkerfi sem eru mest ríkjandi á Norður-Atlantshafi með hjálp loftslagslíkana.

Þekkt er að gosmökkur úr eldgosum nærri miðbaug getur borist um bæði hvel jarðar en þau sem eiga sér stað á hærri breiddargráðum hafa frekar staðbundin áhrif á sínu hveli.

Hera segir að af þessum sökum hafi eldgos á norðlægum slóðum hlotið minni athygli fræðimanna en þau stóru við miðbaug. Engu að síður hafi margar rannsóknir sýnt fram á að stóru íslensku gosin eins og í Lakagígum árið 1783 hafi haft hnattræn áhrif á loftslag. Áhrif þeirra hafi fundist í Asíu og raskað monsúnrigningum í Afríku.

„Gos á hærri og norðlægari breiddargráðum virðast geta haft meiri áhrif en áður var talið,“ segir Hera.

Mildari vetur við miðbaugsgos, svalari við norðurslóðagos

Rannsókn Heru bendir til þess að eldgos, bæði við miðbaug og á hærri breiddargráðum, hafi lengur áhrif á loftslag við Norður-Atlantshaf en áður hefur verið talið. Gosin hafa einnig andstæð áhrif á veður eftir því hvar þau eiga sér stað.

Þannig segir Hera að í rannsókn sinni hafi hún greint hlýnun að vetri í Evrópu í allt að fimm ár eftir miðbaugsgos. Fram að þessu hefur verið talið að áhrifin finnist aðeins í um tvö ár eftir gos. Gosin við miðbaug virðast einnig tengjast aukningu í hafísþekju á norðurskautinu í um það bil áratug á eftir.

Þveröfugt er upp á teningnum þegar gýs á hærri breiddargráðum. Þá segist Hera hafa séð merki um lengri vetrarkólnun í Evrópu og aukinn veðurofsa, í allt að 3-4 ár eftir gos, meiri en áður hefur verið talið. Hafís hopar einnig þegar þessar aðstæður eru fyrir hendi.

Ástæðuna fyrir þessum mismunandi áhrifum eldgosa eftir því hvar þau eiga sér stað á jörðinni má rekja til röskunar þeirra á háloftavindum.

Þegar gosefni ná upp í heiðhvolfið, þess hluta lofthjúpsins sem nær frá um tíu og upp í um fimmtíu kílómetra hæð yfir yfirborði jarðar, í stórum eldsumbrotum nærri miðbaugi valda þau hlýnun þar uppi. Sú hlýnun eykur hitamun á milli miðbaugs og pólanna og styrkir þannig háloftavinda.

„Háloftavindarnir eru mjög viðkvæmir fyrir hvers kyns hitastigsbreytingum í lofthjúpnum. Þessar hitastigsbreytingar valda truflun á háloftavindunum,“ segir Hera.

Styrking háloftavindanna hefur áhrif á Norður-Atlantshafssveifluna, áhrifamesta veðurkerfið fyrir Evrópu. Hún færist í svonefndan jákvæðan fasa sem hefur í för með sér mildari vetur á meginlandi Evrópu.

„Hún stjórnar veðurfari á Norður-Atlantshafi að miklu leyti,“ segir Hera um Norður-Atlantshafssveifluna.

Ísland á vandræðastað

Þegar gýs á norðlægum slóðum verða áhrifin öfug við miðbaugsgosin. Brennisteinsagnirnar valda hlýnun í heiðhvolfinu þar og dregur þá úr hitamun á milli norðurs og suðurs. Háloftavindarnir veikjast fyrir vikið og Norður-Atlantshafssveiflan færist yfir í neikvæðan fasa.

„Þegar það gerist eru meiri líkur á veðurofsa á Norður-Atlantshafi,“ segir Hera.

Erfiðara er að segja til um áhrif eldgosanna á veðurfar á Íslandi enda liggur landið á nokkurs konar hraðbraut lægða sem fara um meginskil yfir norðanverðu Atlantshafinu. Þau skil geta svo færst til við raskanir á veðurkerfum.

„Þetta er svona vandræðastaður en við finnum vissulega fyrir því þegar háloftavindarnir veikjast. Þá finnum við fyrir því í formi meiri veðurofsa. Þegar háloftavindarnir eru sterkir, þegar Norður-Atlantshafssveiflan er í jákvæðum fasa, þá svo sem finnum við fyrir því á þann hátt að líkur eru á meiri stillu,“ segir Hera.

Áhrifin á hafísinn á norðurskautinu tengjast einnig Norður-Atlantshafssveiflunni. Þegar hún er í jákvæðum fasa og hlýtt og rakt loft leikur um Evrópu verður kalt og þurrt á norðurskautinu og hafísinn fær tækifæri til að vaxa. Því er öfugt farið þegar sveiflan fer í neikvæðan fasa. Þá verður hlýrra og rakara á norðurskautinu og hafísinn hopar á meðan svalara verður í Evrópu.

Veitir innsýn í hvers er að vænta af loftslagsbreytingum

Víxlverkun sem eldgosin valda á mismunandi hlutum loftslagskerfis jarðarinnar þýðir að áhrifa þeirra getur gætt í allt að aldarfjórðung eftir að þeim lýkur. Engu að síður eru áhrif þeirra á loftslag hverfandi í samanburði við þá röskun sem menn valda nú með stórfelldri losun sinni á gróðurhúsalofttegundum. Þannig nemur losun allra eldfjalla á jörðinni á gróðurhúsalofttegundum aðeins um prósenti af árlegri losun manna.

Hera segir þó að loftslagsvísindamenn geti notað eldgos sem tækifæri til að reyna að skilja betur hvernig veðurfarsbreytileiki vegna loftslagsbreytinga af völdum manna getur komið fram í framtíðinni.

„Þetta er tækifæri til að skilja loftslagskerfið okkar og hvernig það bregst við svona innspýtingu, hvort sem það er af eldgosaögnum eða gróðurhúsalofttegundum,“ segir Hera.

Þá segir hún mikilvægt að huga að áhrifum eldgosa á veðurfar. Stórar eldstöðvar á Íslandi hafi gosið undanfarin þúsund til tvö þúsund ár og það sé ekki að fara að breytast. Margar íslenskar eldstöðvar séu tilbúnar eða að búa sig undir gos um þessar mundir og þau gætu haft áhrif á veðurfar í áratugi.

Gosið í Holuhrauni árið 2014 hafi verið góð áminning um þetta. Það hófst í ágúst árið 2014 og varði fram í lok febrúar árið eftir. Hera segir að rannsóknir hafi sýnt að gosið hefði getað haft marktæk áhrif á hringrás andrúmsloftsins á norðurhveli hefði það staðið lengur fram á vorið, jafnvel þó að gosmökkurinn hafi ekki náð upp í heiðhvolfið. Ástæðan hafi verið óhemju magn brennisteins sem gosið spúði út í andrúmsloftið.

„Þetta segir okkur það að það er ennþá mjög mikið sem við eigum eftir að læra um þessi gos á hærri norðlægari breiddargráðum,“ segir hún.