En enero de este año, un volcán submarino en Tonga produjo una erupción masiva, la más grande en lo que va del siglo. La mezcla de material volcánico caliente y agua fría del océano creó una explosión que envió una onda de choque atmosférica a todo el planeta y provocó un tsunami que devastó las comunidades locales y llegó hasta Japón. La única parte del borde del cráter que sobresalía del agua se redujo de tamaño y se separó en dos islas. Una columna de material fue lanzada directamente a través de la estratosfera y hacia la mesosfera, a más de 50 km sobre la superficie de la Tierra.
Hemos analizado detenidamente varias erupciones volcánicas pasadas y hemos estudiado cómo influyen en el clima. Pero todas esas erupciones (sobre todo la del Monte Pinatubo) provinieron de volcanes en tierra. Hunga Tonga puede ser la erupción más grande que jamás hayamos documentado que haya tenido lugar bajo el agua, y la columna de la erupción contenía cantidades inusuales de vapor de agua, tanto que realmente interfirió con las observaciones satelitales en algunas longitudes de onda. Ahora, los investigadores han utilizado datos de globos meteorológicos para reconstruir la columna y seguir su progreso durante dos circuitos alrededor del mundo.
El auge se encuentra con el globo
Su palabra de vocabulario del día es radiosonda, que es un pequeño paquete de instrumentos y un transmisor que un globo meteorológico puede transportar a la atmósfera. Existen redes de sitios donde se lanzan radiosondas como parte de los servicios de pronóstico del tiempo; los más relevantes para Hunga Tonga se encuentran en Fiji y el este de Australia. Un globo de Fiji fue el primero en llevar instrumentos a la columna de la erupción, menos de 24 horas después de que explotara Hunga Tonga.
Esa radiosonda vio niveles crecientes de agua a medida que subía a través de la estratosfera de 19 a 28 kilómetros de altitud. Los niveles de agua habían alcanzado el nivel más alto hasta ahora medido en la parte superior de ese rango cuando el globo estalló, poniendo fin a las mediciones. Pero poco después, la columna comenzó a aparecer a lo largo de la costa este de Australia, que nuevamente registró niveles muy altos de vapor de agua. Una vez más, el agua alcanzó los 28 km de altitud, pero se asentó gradualmente a alturas más bajas durante las siguientes 24 horas.
Lo llamativo era la cantidad que había. En comparación con los niveles de fondo normales de vapor de agua estratosférico, estas radiosondas registraban 580 veces más agua incluso dos días después de la erupción, después de que la columna tuviera tiempo de extenderse.
Había tanto allí que aún se destacó cuando la columna de humo se desplazó sobre América del Sur. Los investigadores pudieron rastrearlo durante un total de seis semanas, siguiéndolo mientras se extendía mientras daba dos vueltas alrededor de la Tierra. Usando algunas de estas lecturas, los investigadores estimaron el volumen total de la columna de vapor de agua y luego usaron los niveles de agua presentes para llegar a la cantidad total de agua puesta en la estratosfera por la erupción.
Llegaron a 50 mil millones de kilogramos. Y esa es una estimación baja, porque, como se mencionó anteriormente, todavía había agua por encima de las altitudes donde se detuvieron algunas de las mediciones.
No como los demás
Las erupciones como la del Monte Pinatubo arrojan muchos aerosoles reflectantes de dióxido de azufre a la estratosfera, y estos reflejan la luz solar de regreso al espacio. Esto tuvo el efecto neto de enfriar las temperaturas de la superficie durante los años inmediatamente posteriores a la erupción, aunque el material retrocedió gradualmente a través de la atmósfera, lo que provocó que el impacto se desvaneciera durante varios años. Al menos inmediatamente después, Hunga Tonga no parece haber producido un efecto similar.
En cambio, el vapor de agua actuaba como un gas de efecto invernadero, como era de esperar. Esto significó que la energía fue absorbida por la región inferior de la columna de la erupción, dejando las partes superiores más frías en aproximadamente 2 Kelvin.
Los investigadores sospechan que la enorme cantidad de agua en la erupción impidió que gran parte del dióxido de azufre llegara a la estratosfera. Y el material que llegó a la altura probablemente se lavó más rápido. Los investigadores también sospechan que los cambios en la química estratosférica pueden influir en la cantidad de ozono presente allí, pero eso puede requerir un seguimiento a más largo plazo para resolverse.
En general, la conclusión parece ser que realmente hace una gran diferencia cuando se produce una erupción bajo el agua. Las erupciones como Hunga Tonga van a ser raras en comparación con las erupciones terrestres, porque la erupción tiene que tener lugar en aguas relativamente poco profundas para hacer estallar el material hasta la estratosfera. Pero cuando ocurren, parece que todo, desde la química atmosférica hasta los impactos climáticos, es probable que sea distinto.
Ciencias2022. DOI: 10.1126/science.abq2299 (Acerca de los DOI).