ไอน้ำในชั้นบรรยากาศสามารถนำไปสู่ภาวะโลกร้อนได้เช่นกัน
เมื่อภูเขาไฟใต้น้ำในตองกาปะทุในเดือนมกราคม มันพ่นออกมามากกว่าเถ้าถ่านและก๊าซภูเขาไฟ มันยังพ่นไอน้ำมูลค่า 58,000 สระขนาดโอลิมปิกสู่ชั้นบรรยากาศของโลกอีกด้วย
ไอน้ำนี้อาจกลายเป็นส่วนที่ทำลายล้างมากที่สุดของการปะทุของภูเขาไฟ เพราะอาจทำให้ภาวะโลกร้อน รุนแรงขึ้น และทำให้ ชั้น โอโซน หมดลง ตามการศึกษา
เมื่อภูเขาไฟ Hunga Tonga-Hunga-Hunga Ha’apai ปะทุเมื่อวันที่ 15 มกราคม มันกลายเป็นการระเบิดที่ทรงพลังที่สุดในโลกในรอบกว่า 30 ปี โดยมีกำลังเทียบเท่ากับระเบิดฮิโรชิม่า 100ลูก การระเบิดได้ส่งคลื่นกระแทกไปทั่วโลก ทำให้บรรยากาศส่งเสียงก้องเหมือนระฆังและก่อให้เกิดคลื่นสึนามิที่ถล่มชายฝั่งใกล้เคียง เถ้าถ่านและฝุ่นจำนวนมากขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศมากกว่าการปะทุครั้งอื่นๆ ที่บันทึกไว้ และทำให้เกิดฟ้าผ่ามากกว่า 590,000 ครั้งในสามวัน
ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดยดาวเทียม Aura ของ NASA เพื่อประเมินปริมาณน้ำที่ไหลเข้าสู่สตราโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นที่สองในชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งทอดยาวตั้งแต่ 4 ถึง 12 ไมล์ (6 ถึง 20 กิโลเมตร) ขึ้นไป 31 ไมล์ (50 กม.) เหนือพื้นผิวโลก ผลการวิจัยพบว่ามีไอน้ำเพิ่มขึ้น 160,900 ตัน (146,000 เมตริกตัน) เข้าสู่สตราโตสเฟียร์ตั้งแต่ภูเขาไฟปะทุขึ้นถึงระดับความสูงสูงสุด 33 ไมล์ (53 กม.) ซึ่งอยู่ในมีโซสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศที่ยื่นออกมาจาก ชั้นบนสุดของสตราโตสเฟียร์ถึงระดับความสูง 53 ไมล์ (85 กม.)
สิ่งนี้ทำให้เป็นการฉีดน้ำที่ใหญ่ที่สุดและสูงที่สุดสู่สตราโตสเฟียร์ตั้งแต่ดาวเทียมเริ่มทำการวัด
ที่เกี่ยวข้อง: การปะทุของ ‘sharkcano’ ใต้ทะเลที่ถ่ายในภาพถ่ายดาวเทียมอันตระการตา
“เราประเมินว่าไอน้ำส่วนเกินนั้นเทียบเท่ากับประมาณ 10% ของปริมาณไอน้ำที่ปกติจะอาศัยอยู่ในสตราโตสเฟียร์” ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นที่ใหญ่ที่สุดที่นักวิทยาศาสตร์เคยเห็น นักวิจัยเขียนในเอกสารฉบับใหม่ซึ่งตีพิมพ์ออนไลน์เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคมใน วารสารจดหมาย วิจัย ธรณี ฟิสิกส์ . นักวิจัยเขียนว่าไอน้ำอาจยังคงอยู่ในสตราโตสเฟียร์ประมาณครึ่งทศวรรษ
ไม่น่าแปลกใจเลยที่การปะทุของตองกาได้ฉีดไอน้ำจำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อพิจารณาจากการระเบิดที่จุดไฟใต้พื้นผิวมหาสมุทรประมาณ 150 เมตร นักวิจัยกล่าว เมื่อภูเขาไฟระเบิด น้ำทะเลที่สัมผัสกับหินหนืดจะร้อนจัดอย่างรวดเร็ว ซึ่งส่งผลให้เกิด “ไอน้ำระเบิด” จำนวนมาก นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้การระเบิดรุนแรงมาก อย่างไรก็ตาม นี่เป็นครั้งแรกที่วัดปริมาณน้ำได้อย่างแม่นยำ และกลับกลายเป็นว่ามากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดไว้มาก
โดยปกติ การปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่จะปล่อยเถ้าและก๊าซจำนวนมาก เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งสามารถสร้างสารประกอบสะท้อนแสงในบรรยากาศได้ ผลพลอยได้จากภูเขาไฟเหล่านี้สามารถปิดกั้นแสงแดดไม่ให้เข้าถึงพื้นผิวของดาวเคราะห์ ซึ่งจะทำให้ชั้นบรรยากาศเย็นลง อย่างไรก็ตาม การปะทุของตองกาทำให้เกิดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในระดับต่ำอย่างน่าประหลาดใจเมื่อเทียบกับการระเบิดที่มีขนาดใกล้เคียงกัน และเถ้าส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาก็ตกลงสู่พื้นอย่างรวดเร็ว
ด้วยเหตุนี้ ผู้เชี่ยวชาญจึงคาดการณ์ว่าการระเบิดใต้น้ำจะมีผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลกเพียงเล็กน้อย แต่การประมาณการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปริมาณของเถ้าและก๊าซที่ภูเขาไฟปล่อยออกมาและไม่ได้พิจารณาถึงไอน้ำส่วนเกินทั้งหมด ซึ่งอาจเป็นปัญหาได้เช่นเดียวกัน
นักวิจัยเตือนว่าน้ำส่วนเกินนี้อาจส่งผลกระทบที่สามารถทำให้บรรยากาศอบอุ่นได้มากเท่ากับก๊าซเรือนกระจก เนื่องจากน้ำมีแนวโน้มที่จะเกาะอยู่นานกว่าก๊าซภูเขาไฟอื่นๆ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งปกติแล้วจะตกลงมาจากชั้นบรรยากาศภายในสองถึงสามปี ผลกระทบจากความร้อนของน้ำจึงมีแนวโน้มที่จะอยู่ได้นานกว่าผลเย็นใดๆ ที่ก๊าซสร้างขึ้น
ซึ่งหมายความว่าการระเบิดของตองกาน่าจะเป็นการปะทุครั้งแรกในบันทึกที่ก่อให้เกิดผลกระทบจากภาวะโลกร้อน แทนที่จะเป็นผลเย็นบนดาวเคราะห์ดวงนี้ นักวิจัยเขียน
นักวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของไอน้ำอย่างรวดเร็วอาจทำให้ปริมาณโอโซนในสตราโตสเฟียร์ลดลง ส่งผลให้ชั้นโอโซนอ่อนแอลงซึ่งช่วยปกป้องชีวิตบนโลกจากการทำลายของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ น้ำในชั้นบรรยากาศหรือ H2O สามารถแตกตัวเป็นไอออน OH ได้เมื่อเวลาผ่านไป ไอออนเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับโอโซนซึ่งทำจากออกซิเจนสามอะตอม เพื่อสร้างน้ำและออกซิเจน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยยังไม่ชัดเจนว่าสิ่งนี้จะส่งผลต่อชั้นโอโซนโดยรวมอย่างไร
อย่างไรก็ตาม นักวิจัยยังคิดว่าไอน้ำที่เพิ่มขึ้นสามารถลดปริมาณก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกหลักที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ไอออน OH เดียวกันกับที่ทำปฏิกิริยากับโอโซนยังสามารถทำปฏิกิริยากับมีเทนเพื่อผลิตน้ำและเมทิลเรดิคัล (มีเทนที่มีอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่าหนึ่งอะตอม) ซึ่งดักจับความร้อนในบรรยากาศได้น้อยกว่ามีเทนมาก หวังว่าการลดก๊าซมีเทนที่อาจเกิดขึ้นนี้อาจชดเชยความร้อนที่เกิดจากไอน้ำได้
อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนศึกษาคิดว่ายังเร็วเกินไปที่จะคาดการณ์ผลกระทบจากสภาพอากาศที่แน่ชัดจากการปะทุของตองกา นักวิจัยเขียนว่า “การตรวจสอบก๊าซภูเขาไฟจากการปะทุครั้งนี้และก๊าซในอนาคตเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง เพื่อหาจำนวนบทบาทที่แตกต่างกันของพวกมันในสภาพอากาศ”
