L’éruption de Hunga Tonga a envoyé 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 tout de 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 jusqu’à présent 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 a été réduite en taille et séparée en deux îles. Un panache de matière a été soufflé 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 un certain nombre d’éruptions volcaniques passées et étudié leur influence sur le climat. Mais ces éruptions (notamment celle du mont Pinatubo) provenaient toutes de volcans terrestres. 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 en fait 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 globe.

Le boum rencontre le ballon

Votre mot de vocabulaire du jour est : radiosonde, qui est un petit ensemble d’instruments et un émetteur qui peuvent être emportés 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 pertinentes pour Hunga Tonga se trouvent aux Fidji et en Australie orientale. Un ballon des Fidji a été le premier à emmener des instruments dans le panache de l’éruption, moins de 24 heures après l’explosion de Hunga Tonga.

Cette radiosonde a vu augmenter les niveaux d’eau alors qu’elle montait dans la stratosphère de 19 à 28 kilomètres d’altitude. Les niveaux d’eau avaient atteint le plus haut jamais mesuré au sommet de cette plage lorsque le ballon a éclaté, 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 28 km d’altitude mais s’est progressivement déposée à des hauteurs plus basses au cours des 24 heures suivantes.

Ce qui était frappant, c’était combien il y en avait. Par rapport aux niveaux de fond normaux de vapeur d’eau stratosphérique, ces radiosondes enregistraient 580 fois plus d’eau même deux jours après l’éruption, après que le panache eut eu le temps de s’étaler.

Il y en avait tellement là-bas qu’il se démarquait encore alors que le panache dérivait au-dessus de l’Amérique du Sud. Les chercheurs ont pu le suivre pendant six semaines au total, le suivant alors qu’il se propageait tout en faisant 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 trouvé 50 milliards de kilogrammes. Et c’est une estimation basse, car, comme mentionné ci-dessus, il y avait encore de l’eau au-dessus des altitudes où certaines des mesures se sont arrêtées.

Pas comme les autres

Des éruptions comme celle du mont Pinatubo mettent beaucoup d’aérosols de dioxyde de soufre réfléchissants dans la stratosphère, et ceux-ci réfléchissent la lumière du soleil dans l’espace. Cela a eu pour effet net de refroidir les températures de surface au cours des années qui ont immédiatement suivi l’éruption, bien que le matériau soit progressivement retombé dans l’atmosphère, ce qui a fait disparaître l’impact sur plusieurs années. Au moins dans ses suites immédiates, Hunga Tonga ne semble pas avoir produit un effet similaire.

Au lieu de cela, la vapeur d’eau agissait 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 l’énorme quantité d’eau contenue dans l’éruption proprement dite a empêché une grande partie du dioxyde de soufre d’atteindre la stratosphère. Et les matériaux qui ont atteint l’altitude ont probablement été lessivés plus rapidement. Les chercheurs soupçonnent également que les modifications de la chimie stratosphérique peuvent influencer la quantité d’ozone présente, mais cela peut nécessiter une surveillance à plus long terme pour être résolu.

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

La science:2022. DOI : 10.1126/science.abq2299 (À propos des DOI :).

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