L’éruption de Hunga Tonga a apporté plus de 50 milliards de kilogrammes d’eau dans la stratosphère

L’éruption de Hunga Tonga a apporté plus de 50 milliards de kilogrammes d’eau dans la stratosphère

Image d'une zone de souffle circulaire entourée de nuages.
Agrandir / L’éruption de Hunga Tonga a commencé sous l’eau, mais a quand même traversé une grande partie de l’atmosphère.

En janvier de cette année, un volcan sous-marin aux Tonga a produit une éruption massive, la plus importante à ce jour au cours de ce siècle. Le mélange de matériaux volcaniques chauds et d’eau froide de l’océan a créé une explosion qui a envoyé une onde de choc atmosphérique à travers la planète et déclenché un tsunami qui a dévasté les communautés locales et atteint le Japon. La seule partie du bord du cratère qui s’étendait au-dessus de l’eau était de petite taille et séparée en deux îles. Un panache de matière a explosé directement à travers la stratosphère et dans la mésosphère, à plus de 50 km au-dessus de la surface de la Terre.

Nous avons examiné attentivement une série d’éruptions volcaniques passées et étudié leur impact sur le climat. Mais ces éruptions (en particulier celle du Monte Pinatubo) provenaient toutes de volcans au sol. Hunga Tonga est peut-être la plus grande éruption que nous ayons jamais documentée qui ait eu lieu sous l’eau, et le panache de l’éruption contenait des quantités inhabituelles de vapeur d’eau, à tel point qu’il a gêné les observations par satellite à certaines longueurs d’onde. Maintenant, les chercheurs ont utilisé les données des ballons météorologiques pour reconstruire le panache et suivre sa progression au cours de deux circuits autour du monde.

Le boum rencontre le ballon

Votre mot de vocabulaire du jour est radiosonde, qui est un petit ensemble d’instruments et d’un émetteur qui peut être emporté dans l’atmosphère par un ballon météo. Il existe des réseaux de sites où des radiosondes sont lancées dans le cadre des services de prévision météorologique ; les plus pertinents pour Hunga Tonga se trouvent aux Fidji et dans l’est de l’Australie. Un ballon fidjien a été le premier à transporter des instruments dans le panache de l’éruption, moins de 24 heures après l’explosion de Hunga Tonga.

Cette radiosonde a vu les niveaux d’eau monter alors qu’elle montait à travers la stratosphère de 19 à 28 kilomètres d’altitude. Les niveaux d’eau avaient atteint le niveau le plus élevé jamais mesuré au sommet de cette plage lorsque le ballon a explosé, mettant fin aux mesures. Mais peu de temps après, le panache a commencé à apparaître le long de la côte est de l’Australie, qui a de nouveau enregistré des niveaux très élevés de vapeur d’eau. Encore une fois, l’eau a atteint une altitude de 28 km, mais s’est progressivement stabilisée à des altitudes plus basses au cours des 24 heures suivantes.

La chose surprenante était le montant qui était là. Par rapport aux niveaux de fond normaux de vapeur d’eau stratosphérique, ces radiosondes ont enregistré 580 fois plus d’eau même deux jours après l’éruption, après que le panache ait eu un certain temps pour se dilater.

Il y avait tellement de choses qui ressortaient encore alors que le panache dérivait au-dessus de l’Amérique du Sud. Les chercheurs ont pu le suivre pendant un total de six semaines, le suivant alors qu’il se propageait alors qu’il faisait deux fois le tour de la Terre. En utilisant certaines de ces lectures, les chercheurs ont estimé le volume total du panache de vapeur d’eau, puis ont utilisé les niveaux d’eau présents pour obtenir une quantité totale d’eau introduite dans la stratosphère par l’éruption.

Ils ont atteint 50 milliards de kilogrammes. Et c’est une estimation basse, car, comme mentionné précédemment, il y avait encore de l’eau au-dessus des altitudes où certaines mesures se sont arrêtées.

Pas comme les autres

Des éruptions telles que celle du mont Pinatubo injectent de nombreux aérosols réfléchissants de dioxyde de soufre dans la stratosphère, qui réfléchissent la lumière du soleil dans l’espace. Cela a eu pour effet net de refroidir les températures de surface dans les années qui ont immédiatement suivi l’éruption, bien que le matériau soit progressivement retombé dans l’atmosphère, faisant disparaître l’impact au cours de plusieurs années. Au moins immédiatement après, Hunga Tonga ne semble pas avoir produit un effet similaire.

Au lieu de cela, la vapeur d’eau a agi comme un gaz à effet de serre, comme on pouvait s’y attendre. Cela signifiait que l’énergie était absorbée par la région inférieure du panache d’éruption, laissant les parties supérieures plus froides d’environ 2 Kelvin.

Les chercheurs soupçonnent que la quantité d’eau contenue dans l’éruption réelle a empêché une grande partie du dioxyde de soufre d’atteindre la stratosphère. Et le matériau qui est arrivé au sommet a probablement été emporté plus rapidement. Les chercheurs soupçonnent également que les changements dans la chimie stratosphérique peuvent affecter la quantité d’ozone qui y est présente, mais cela peut nécessiter une surveillance à long terme pour être résolu.

Dans l’ensemble, la conclusion semble être que cela fait vraiment une grande différence lorsqu’une éruption se produit sous l’eau. Les éruptions comme Hunga Tonga seront rares par rapport aux éruptions terrestres, car l’éruption doit se produire dans des eaux relativement peu profondes pour faire exploser des matériaux jusqu’à la stratosphère. Mais lorsqu’ils se produisent, il semble que tout, de la chimie atmosphérique aux impacts climatiques, est susceptible d’être distinct.

La science2022. DOI : 10.1126 / science.abq2299 (Informations sur les DOI).

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