Starptautiska zinātniskā grupa nonākusi pie secinājuma, ka Hunga Tonga-Hunga Ha’apai vulkāna izvirdums Klusā okeāna dienvidu daļā ietekmēja temperatūru Eiropā un nākotnē varētu izraisīt ārkārtīgi aukstas ziemas. Pētījuma rezultāti tika publicēti zinātniskajā žurnālā Atmospheric Chemistry and Physics
Darbs tika veikts, piedaloties Sanktpēterburgas Valsts universitātes ozona slāņa un augšējās atmosfēras pētījumu laboratorijas darbiniekiem, kas izveidota Krievijas Federācijas Zinātnes un augstākās izglītības ministrijas mega-grantu programmas ietvaros
Hunga Tonga – Hunga Ha’apai vulkāna, kas atrodas Klusajā okeānā netālu no Tongas Karalistes, izvirdums notika 2022. gada 15. janvārī. Notikums izraisīja cunami, kurā Peru gāja bojā divi cilvēki, Mango un Atatas salās pazuda 150 cilvēki un tika ievainoti trīs amerikāņu zvejnieki. Zinātnieki paziņoja, ka notikuma rezultātā stratosfērā izplūda rekordliels ūdens tvaiku daudzums un mērens sēra dioksīda daudzums. Nonākot sausajā stratosfērā, tas izraisīja sarežģītas ķīmiskas un fiziskas izmaiņas, kas bija jūtamas pat Eiropā. Gāzu ietekme izraisīja arī izmaiņas atmosfēras cirkulācijā, sastāvā un temperatūrā.
Kā norāda pētnieki, vulkānu izvirdumi ziemā parasti izraisa Zemes virsmas sasilšanu virs Eirāzijas un laika apstākļu izmaiņas ziemeļu puslodē. Tomēr Hunga Tonga–Hunga Ha’apai gadījumā netika novērota būtiska apakšējās stratosfēras tropiskā sasilšana nelielā izdalītā sēra daudzuma dēļ.
“Izmantojot ķīmisko klimata modelēšanu, mēs varējām pierādīt, ka ārkārtīgi augsta ūdens tvaiku koncentrācija tropu augšējā stratosfērā un apakšējā mezosfērā izraisīja lielas ozona un temperatūras anomālijas, kas galu galā spēcīgi ietekmēja gaisa plūsmu. Jo īpaši atmosfēras izmaiņas noveda pie ziemeļu polārā virpuļa pavājināšanās ziemā pēc izvirduma. Tam pavājinoties, palielinās ārkārtīgi aukstu ziemas laikapstākļu iespējamība Eiropā, Ziemeļamerikā un Āzijā,” skaidroja Jevgēņijs Rozanovs, Sanktpēterburgas Universitātes Ozona slāņa un augšējās atmosfēras pētījumu laboratorijas vadītājs.
Starptautiska zinātnieku grupa, tostarp Sanktpēterburgas Universitātes fiziķis Jevgeņijs Rozanovs, analizēja un modelēja šī notikuma iespējamās sekas. Lai novērtētu vulkāna izvirduma ietekmi uz stratosfēras sastāvu un dinamiku, zinātnieki izmantoja ansambļa jutības simulāciju kopumu, kas tika veikts ar SOCOLv4 Zemes sistēmas modeli. Tas savieno atmosfēru, okeānu, aerosolus un ķīmiskos procesus, izmantojot interaktīvu mijiedarbību. Šajā gadījumā tiek ņemta vērā procesu dinamika, radiācijas ietekme un mikrofizika, lai prognozētu klimata un ozona slāņa izmaiņas antropogēno un dabisko faktoru ietekmē.
Matemātiskais atmosfēras modelis aprēķina ķīmisko sastāvu, izmantojot datus par gāzu emisijām no cilvēka darbības, vulkāniskās aktivitātes, bioģeoķīmiskās aktivitātes un saules starojuma. Modulis, kas atbild par ķīmiskā sastāva aprēķināšanu, ietver desmitiem piemaisījumu, kas saistīti ar simtiem reakciju. Visus gāzes piemaisījumus transportē atmosfēras kustības un izvada no atmosfēras mitrās un sausās sedimentācijas procesā.
Veicot virkni novērojumu par rādītājiem un to dinamiku, zinātnieki ir secinājuši, ka Hunga Tonga – Hunga Ha’apai vulkāna izvirdums būtiski mainīja stratosfēras un apakšējās mezosfēras starojuma līdzsvaru, fotoķīmiju un dinamiku.
Tas viss, pēc pētījuma autoru domām, varētu būt iemesls, kāpēc pēdējos gados ziemas Eiropā ir kļuvušas aukstākas. Tādējādi 2023. gada sākumā laikapstākļi bija nestabili, un dažos reģionos tika novērota neparasti zema temperatūra. Piemēram, Jaroslavļā termometrs rādīja -34,1 grādu, bet Oslo vidējā temperatūra nokritās līdz -12 grādiem, kas ir zemāk par pēdējo 30 gadu vidējo rādītāju. Saskaņā ar pētnieku prognozi, ūdens tvaiki turpinās atstāt ietekmi un atgriezīsies normālā līmenī, kas reģistrēts pirms izvirduma, tikai 2031. gadā.
Vienlaikus izstrādātais modelis nevar paredzēt precīzus laika apstākļu mērījumus, taču tas ļauj mums izdarīt pieņēmumus, ka pēc šādiem izvirdumiem nākotnē vajadzētu sagaidīt aukstu ziemu. Zinātnieki apgalvo, ka rezultāti skaidri parāda, ka pat relatīvi īstermiņa notikumi var būtiski un ilgstoši ietekmēt klimata sistēmu.
Turpmākajā darbā pētnieki plāno turpināt izmantot modeli, lai noskaidrotu, vai vulkāna izvirdums ietekmēja arī citus polāros virpuļus.
