Etna
Etna

Hoewel de samenstelling van de uitstoot van vulkanische gassen varieert van vulkaan tot vulkaan, is het grootste bestanddeel waterdamp gevolgd door CO2 en dan zwaveldioxide (Symonds et al., 1994). Zwaveldioxide kan door chemische reacties omgezet worden in sulfaatdeeltjes. Deze deeltjes zorgen samen met de vulkaanas voor een koelend effect doordat ze zonlicht direct terugkaatsen en doordat ze wolkenvorming veroorzaken die extra terugkaatsing veroorzaken. Deze afkoeling duurt echter hoogstens een paar jaar. Waterdamp en CO2 zijn belangrijke broeikasgassen die langgolvige straling vasthouden en zo zorgen voor opwarming van de atmosfeer. De hoeveelheid waterdamp die door vulkanen uitgestoten wordt is heel klein t.o.v. de al aanwezige waterdamp in de atmosfeer en bovendien is het eventuele effect van de extra opwarming na een paar jaar alweer verdwenen (Joshi and Shine, 2003). De invloed van CO2 kan veel langer duren en daarom is het van belang om te weten hoeveel CO2 wordt uitgestoten door vulkanen.

Bij een vulkaanuitbarsting komt veel van de opgeloste CO2 uit het magma vrij. Dit gebeurt ook als de vulkaan in rust is maar dan in veel kleinere hoeveelheden. Doordat het heel gecompliceerd is om de CO2 uitstoot tijdens een vulkaanuitbarsting te meten zijn er weinig studies naar gedaan en bij elke studie is de onzekerheid erg groot. De laagste schatting voor de jaarlijkse uitstoot van CO2 door vulkanen is 0,15 Gton (1 Gton is 1012 kilogram), de hoogste schatting is 0,27 Gton en het gemiddelde is 0,2 Gton. Hierbij zijn de uitstoot van alle vulkanen op het land en van de mid-oceanische ruggen meegeteld. Voor 2009 werd de antropogene uitstoot door verbranding van fossiele brandstoffen geschat op 36,3 Gton (Le Quéré et al., 2009). Dit betekent dat de jaarlijkse uitstoot van CO2 door vulkanen minder dan één procent is van de jaarlijkse antropogene uitstoot.

De Kilauea vulkaan op Hawaï is één van de 50 à 60 actieve vulkanen op het land. De jaarlijkse CO2 uitstoot van deze vulkaan is ongeveer 0,0031 Gton (Gerlach et al., 2002). Dit betekent dat er ongeveer 11.700 van deze vulkanen nodig zijn om de jaarlijkse antropogene uitstoot te evenaren. Tussen september 2004 en september 2005 zijn er metingen gedaan aan de uitstoot van de meest actieve vulkaan van Europa, de Etna op Sicilie. Deze metingen laten een dagelijkse uitgassing zien van ongeveer 2 kton, en een cumulatieve uitstoot van 3800 kton (0,0038 Gton) gedurende een actieve fase van de Etna in dat jaar (Aiuppa et al., 2006).
De Etna op Sicilië is de meest actieve vulkaan van Europa (bron: www.etnamount.com)
De Etna op Sicilië is de meest actieve vulkaan van Europa (bron: www.etnamount.com)

Tegenwoordig hebben vulkanen dus een zeer klein aandeel in de stijging van de CO2 concentratie in de atmosfeer. In het verre verleden was dit heel anders. Ongeveer 100 tot 200 miljoen jaar geleden was de atmosferische CO2 concentratie minstens 5 à 6 keer zo hoog als tegenwoordig (Retallack, 2001) wat resulteerde in een veel warmer klimaat dan het huidige. Een plausibele reden voor deze hoge CO2 concentratie is zeer sterke vulkanische activiteit. Dit zou kunnen zijn veroorzaakt door het opbreken van het supercontinent Pangea dat ongeveer 250 miljoen jaar geleden begon. Door de overgang van een heel groot continent in een aantal losse continenten werden veel nieuwe vulkanen en vulkanisch actieve mid-oceanische ruggen gevormd. Deze verhoogde vulkanische activiteit kan voor een drastische toename van de CO2 uitstoot hebben gezorgd.

Naast de vorming van vulkanen zijn ook aardbevingen een gevolg van tektonische activiteit. Over de directe uitstoot van CO2 door aardbevingen is heel weinig bekend, maar er is weinig twijfel dat het verwaarloosbaar klein is. De gevolgen van een aardbeving kunnen echter wel zorgen voor meer uitstoot van CO2. De aardbeving van Wenchuan (China) in 2008 veroorzaakten enorme modderlawines waardoor heel veel vegetatie onder de modder begraven werd. Deze vegetatie gaat rotten waardoor CO2 vrijkomt. Uit een modelstudie wordt geschat dat er in totaal ongeveer 0.235 Gton CO2 vrijkomt gedurende enkele decennia (Ren et al., 2009). Per jaar is dit dus echter nog steeds veel minder dan de gemiddelde jaarlijkse CO2 uitstoot door vulkanen.

Schattingen voor de huidige wereldwijde jaarlijkse uitstoot van CO2 door vulkanen zijn erg onzeker. Er is echter geen twijfel dat de vulkanische uitstoot minstens 100 keer zo klein is als de jaarlijkse antropogene CO2 uitstoot door verbranding van fossiele brandstoffen. Het belangrijkste effect van grote vulkaanuitbarstingen op het huidige klimaat is de (kortdurende) afkoeling door de uitstoot van zwaveldioxide en vulkaanas terwijl het effect van vulkanische uitstoot van CO2 verwaarloosbaar klein is. Voor het klimaat in het verre verleden zijn er wel sterke aanwijzingen dat vulkanische activiteit een zeer hoge atmosferische CO2 concentratie veroorzaakte wat resulteerde in een zeer warm klimaat.


Referenties

  • Aiuppa, A., C. Federico, G. Giudice, S. Gurrieri, M. Liuzzo, H. Shinohara, R. Favara, and M. Valenza , 2006, Rates of carbon dioxide plume degassing from Mount Etna volcano, J. Geophys. Res., 111, B09207, doi:10.1029/2006JB004307.
  • Gerlach, T.M., K.A. McGee, T. Elias, A.J. Sutton and M.P. Doukas, 2002, Carbon dioxide emission rate of Kilauea Volcano: Implications for primary magma and the summit reservoir, Journal of Geophysical Research, 107, B9, ECV3-1 – ECV3-15, 2189, doi:10.1029/2001JB000407.
  • Joshi, M.M. and K.P. Shine, 2003, A GCM study of volcanic eruptions as a cause of increased stratospheric water vapor, Journal of Climate, 16, 3525-3524.
  • Le Quéré, C., M. R. Raupach, J.G. Canadell, G. Marland, L. Bopp, P. Ciais, T.J. Conway, S.C. Doney, R.A. Feely, P. Foster, P. Friedlingstein, K. Gurney, R.A. Houghton, J.I. House, C. Huntingford, P.E. Levy, M.R. Lomas, J. Majkut, N. Metzl, J.P. Ometto, G.P. Peters, I.C. Prentice, J.T. Randerson, S.W. Running, J.L. Sarmiento, U. Schuster, S. Sitch, T. Takahashi, N. Viovy, G.R. van der Werf and F.I. Woodward, 2009, Trends in the sources and sinks of carbon dioxide, Nature Geoscience, 297, 12, 831-836, doi:10.1038/ngeo689.
  • Ren, D., J. Wang, R. Fu, D.J. Karoly, Y. Hong, L.M. Leslie, C. Fu and G. Huang, 2009, Mudslide-caused ecosystem degradation following Wenchuan earthquake 2008, Geophysical Research Letters, 36, L05401, doi:10.1029/2008GL036702.
  • Retallack, G. J., 2001, A 300-million-year record of atmospheric carbon dioxide from fossil plant cuticles, Nature, 411, 287-290.
  • Symonds, R.B., W.I. Rose, G. Bluth and T.M. Gerlach, 1994, Volcanic gas studies: methods, results, and applications, in Carroll, M.R., and Holloway, J.R., eds., Volatiles in Magmas: Mineralogical Society of America Reviews in Mineralogy, 30, 1-66.

Nieuwsbrief
Via http://www.knmi.nl/mailinglists/kenniscentrum/mailinglist_aanmelden.html kunt u zich kosteloos abonneren op het kenniscentrum. Eens per maand ontvangt u een e-mail met een overzicht van de artikelen die de afgelopen maand op het Kenniscentrum zijn verschenen.