حجم بالای آب پرتاب‌شده به جو در اثر فوران تونگا ممکن است لایه اوزون را تضعیف کند
با فوران آتشفشان زیرآبی تونگا در ماه ژانویه توده‌ی عظیمی از گازهای آتشفشانی و خاکستر روانه‌ی اتمسفر زمین شد. اما طبق یک مطالعه‌ی جدید، در طی این فوران میزان زیادی بخار آب نیز وارد اتمسفر زمین شده است که برای پرکردن ۵۸ هزار استخر در اندازه‌ی استانداردهای المپیک کافی بود. یافته‌های این مطالعه این نشان می‌دهد که ورود این حجم از بخار آب به اتمسفر می‌تواند مخرب‌ترین بخش از فوران آتشفشان تونگا باشد و ازطریق نابودی لایه‌ی اوزون به تشدید گرمایش جهانی کمک کند.
فوران کوه آتشفشان جزیره‌ی هونگا تونگا-هونگا هائاپائی در روز ۱۵ ژانویه‌‌ی سال جاری میلادی (اوایل زمستان ۱۴۰۰ خورشیدی) به بزرگ‌ترین انفجار روی زمین در ۳۰ سال گذشته تبدیل شد؛ به‌نحوی که دانشمندان قدرت انفجار آن را ۱۰۰ برابر بمب اتمی هیروشیما تخمین زدند. موج انفجار ناشی از این فوران سرتاسر سیاره را درنوردید، اتمسفر زمین را تکان داد، باعث تشکیل سونامی در دریاها شد و سواحل مناطق اطراف را درهم‌کوبید. تل خاکستر و گردوغبار ناشی از این فوران بیش از هر فوران ثبت‌شده‌ای در تاریخ به ارتفاع بالاتری رسید و در طی سه روز بیش از ۵۹۰ هزار برخورد صاعقه به‌ثبت رسید.
ماهواره GOES-17 تصاویری از یک ابر چتری ایجادشده در اثر فوران زیر آب آتشفشان هونگا تونگا-هونگا هائاپائی در ۱۵ ژانویه ۲۰۲۲ ثبت کرد.
محققان در یک مطالعه‌ی جدید با استفاده‌ی از داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط ماهواره‌ی آئورا متعلق به ناسا به ارزیابی میزان آب واردشده به استراتوسفر ، دومین لایه‌ی اتمسفر زمین، پرداخته‌اند. لایه‌ی استراتوسفر زمین از ارتفاع ۲۰ کیلومتری (در برخی مناطق ۶ کیلومتری) شروع شده و تا ارتفاع ۵۰ کیلومتری سطح زمین ادامه پیدا می‌کند. یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که ۱۴۶٬۰۰۰ تن بخار آب اضافی پس از وقوع فوران تونگا وارد استراتوسفر زمین شده و ارتفاع نهایی توده‌ی بخار نیز به ۵۳ کیلومتر رسیده است. ارتفاع ۵۳ کیلومتری در ناحیه‌ی لایه‌ی سوم اتمسفر زمین یعنی مزوسفر قرار می‌گیرد که بلافاصله پس از لایه‌ی استراتوسفر شروع شده و تا ارتفاع ۸۵ کیلومتری از سطح زمین ادامه پیدا می‌کند.
از این‌رو می‌توان گفت این پدیده به بزرگ‌ترین و مرتفع‌ترین عملیات تزریق بخار آب به استراتوسفر از زمان شروع به‌کار ماهواره‌های سنجشی تبدیل شده است. محققان که گزارش تحقیق خود را در تاریخ اول ژوئیه در ژورنال علمی Geophysical Research Letters منتشر کرده‌اند در مورد بزرگی ابعاد این پدیده این‌طور نوشته‌اند:
ارزیابی ما نشان می‌دهد این میزان بخار آب اضافی معادل ۱۰ درصد کل بخار آبی است که به‌طور معمول در استراتوسفر یافت می‌شود.
محققان می‌گویند احتمالاً این میزان بخار آب اضافی به‌مدت نیم دهه در استراتوسفر حضور خواهد داشت.
البته باعث شگفتی نیست که این میزان بخار آب در اثر فوران تونگا وارد اتمسفر زمین شود؛ چراکه به‌باور محققان فوران این کوه آتشفشانی در عمق ۱۵۰ متری سطح اقیانوس رخ داده است. هنگام وقوع آتشفشان، مواد مذابی که از گوشته‌ی زمین راه خود را به‌سمت بالا پیدا کرده بود با آب دریا تماس پیدا کرد. در اثر این تماس، آب دریا به‌سرعت به بخار مافوق‌داغ یا سوپرهیت تبدیل شد و به‌گفته‌ی دانشمندان نتیجه‌ی این تبدیل، تولید حجم عظیمی از بخار آب انفجاری بوده است.
این موضوع یکی از دلایل قدرتمند بودن فوران آتشفشان تونگا بوده است. بااین‌حال این اولین بار است که میزان بخارآب واردشده به جو زمین بادقت اندازه‌گیری شده است.
دانشمندان در گزارش مطالعه‌ی خود نوشته‌اند که میزان بخارآب اندازه‌گیری‌شده از آنچه که آن‌ها انتظار داشته‌اند بسیار فراتر بوده است.
فوران تونگا توانسته آبی معادل ۵۸ هزار استخر شنای المپیک را به داخل استراتوسفر وارد کند
در حالت عادی فوران‌های بزرگ آتشفشانی توده‌های عظیمی از خاکستر و گازهای آتشفشانی مانند سولفوردیوکسید تولید می‌کنند. این ترکیبات گازی نوعی لایه‌ی بازتابنده در جو زمین تشکیل می‌دهند که مانع رسیدن نور خورشید به سطح زمین شده و باعث کاهش دمای اتمسفر زمین می‌شود. اما فوران تونگا در مقایسه با انفجارهای آتشفشانی با قدرت مشابه به‌طرز شگفت‌انگیزی سولفوردیوکسید کمتری تولید کرد و بیشتر خاکستر تولیدشده نیز به‌سرعت به سطح زمین سقوط کرد. درنتیجه‌ی ارزیابی اولیه‌ی دانشمندان این بود که این انفجار زیرآبی تأثیر چندانی بر اقلیم زمین نداشته باشد. اما این ارزیابی‌ها براساس خاکستر و گازهای تولیدشده بر اثر انفجار آتشفشانی بود. درواقع در این ارزیابی‌ها به بخارآب اضافی واردشده به جو پرداخته نشده بود، موضوعی که هم‌اکنون مشکل‌ساز شده است.
دانشمندان هشدار می‌دهند که آب اضافی واردشده به‌جو در اثر فوران تونگا می‌تواند نوعی اثر تابشی داشته و به‌اندازه‌ی گازهای گلخانه‌ای باعث گرم‌شدن اتمسفر زمین شود. گازهای آتشفشانی مانند سولفوردیوکسید دو تا سه سال پس از وقوع فوران از اتمسفر زمین محو می‌شوند، اما دانشمندان می‌گویند آب وارده‌شده به جو بیش از گازهای آتشفشانی در اتمسفر زمین باقی خواهند ماند. درنتیجه اثر گرمایشی ناشی از بخار آب اثر بازتابندگی گازهای آتشفشانی و کاهش دمای ناشی از آن را نه‌تنها خنثی کرده بلکه حتی تأثیر آن را معکوس خواهد کرد.
محققان در گزارش مطالعه‌ی خود نوشته‌اند که انفجار تونگا اولین فوران آتشفشانی ثبت‌شده تا به‌امروز است که به‌جای تأثیر سرمایشی بر اقلیم زمین، تأثیر گرمایشی بر آن خواهد داشت. محققان همچنین عنوان می‌کنند که افزایش یکباره‌ی بخار آب اتمسفر زمین می‌تواند باعث کاهش تعداد مولکول‌های اوزون در لایه‌ی استراتوسفر زمین شود. این موضوع به‌نوبه‌ی خود باعث تضعیف لایه‌ی اوزون می‌شود، لایه‌ای که از حیات در زمین درمقابل تابش‌های مضر پرتوهای فرابنفش خورشید حفاظت می‌کند.
آب موجود در استراتوسفر زمین با فرمول شیمیایی H20 به‌مرور زمان شکسته شده و به یون‌های OH تبدیل می‌شود. این یون‌ها با مولکول‌های اوزون (که از سه اتم اکسیژن تشکیل می‌شوند) وارد واکنش شیمیایی شده و آب و اکسیژن تولید می‌کنند. بااین‌حال دانشمندان می‌گویند تأثیر تمام این فرایندها به‌طور کلی بر لایه‌ی اوزون نامشخص است.
اما موضوع دیگری ذهن محققان را به‌خود درگیر کرده است، چراکه از طرف مقابل افزایش بخار آب استراتوسفر می‌تواند میزان متان موجود در اتمسفر به‌عنوان یکی از مهم‌ترین گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. همان یون‌های OH که با مولکول‌های اوزون واکنش نشان می‌دهند، می‌توانند با مولکول‌ها متان نیز وارد واکنش شده و تولید آب و رادیکال متیل (متان با یک اتم اکسیژن کم‌تر) کنند. گفتنی است رادیکال متیل نسبت به متان توانایی کمتری در به‌دام انداختن گرما دارد. محققان در گزارش تحقیق خود نوشته‌اند که شاید کاهش بالقوه‌ی مولکول‌های متان در جو زمین به‌دلیل وجود بخارآب اضافی بتواند بخشی از تأثیر گرمایشی این پدیده را جبران کند.
بااین‌حال محققان می‌گویند هنوز برای پیش‌بینی دقیق تأثیر اقلیمی فوران تونگا زود است: «تحت‌نظر قرار دادن وضعیت گازهای آتشفشانی ناشی از فوران تونگا و فوران‌های احتمالی آتی با هدف ارزیابی نقش آن‌ها بر شرایط اقلیمی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.»