SCIENZA E RICERCA
Hunga Tonga-Hunga Ha'apai: enormi quantità di vapore acqueo nella stratosfera
L’eruzione del vulcano sottomarino Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, a inizio anno, è stata una delle più catastrofiche esplosioni dell’ultimo secolo e ha avuto caratteristiche di eccezionalità sotto vari aspetti. Come è stato sottolineato in più occasioni, l’energia associata all’esplosione sembra essere stata oltre 500 volte più potente della bomba atomica sganciata su Hiroshima; il boato si è sentito fino a 2.000 chilometri di distanza; le onde di tsunami generate dall’evento si sono propagate molto lontano, tanto da attraversare l’Oceano Pacifico; il pennacchio ha raggiunto altezze considerevoli. E tutto ciò in mancanza di chiari segnali precursori. Ora, un gruppo di ricercatori coordinato da Holger Vömel, del National Center for Atmospheric Research, in un articolo pubblicato su Science dimostra che il vulcano ha espulso anche enormi quantità di vapore acqueo che potrebbero avere conseguenze sul clima.
“L'eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha'apai – scrivono gli autori – ha iniettato nella stratosfera grandi quantità di materiale, tra cui notevoli quantità di acqua. L'eruzione è iniziata il 13 gennaio e ha raggiunto l'apice con una cataclismatica esplosione idromagmatica il 15 gennaio 2022, che ha generato una colonna eruttiva di 58 km e ha innescato uno tsunami che ha devastato la vicina nazione insulare di Tonga”. Le eruzioni sottomarine traggono gran parte della loro energia esplosiva dall’interazione tra acqua e magma caldo e questo processo induce l’immissione nella colonna eruttiva di grandi quantità di acqua e vapore.
Ebbene, secondo gli studi condotti da Vömel e colleghi, Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ha prodotto almeno 50 milioni di tonnellate di vapore acqueo che si sono riversate nella stratosfera e potrebbero aver aumentato la quantità di vapore acqueo stratosferico globale di oltre il 5%. Le rilevazioni sono state condotte attraverso radiosonde utilizzate per le previsioni meteorologiche, che utilizzano sensori in grado di rilevare quantità estremamente elevate di vapore acqueo stratosferico. “Lo sforzo della World Meteorological Organization di incoraggiare i servizi idrometeorologici nazionali a condividere le loro osservazioni di radiosonde ad alta risoluzione ha permesso di studiare questo evento in dettaglio”.
Indagini precedenti hanno dimostrato che il vapore acqueo presente nella stratosfera ha un ruolo importante nelle dinamiche climatiche. Uno studio coordinato da Susan Solomon e pubblicato ancora su Science qualche anno fa, per esempio, ha dimostrato che la diminuzione di circa il 10% della concentrazione di vapore acqueo stratosferico rilevata dopo il 2000 ha probabilmente contribuito a ridurre il tasso di riscaldamento globale nel periodo 2000-2009 di circa il 25%, rispetto a quanto ci si sarebbe aspettati per la sola anidride carbonica e gli altri gas serra.
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Le emissioni vulcaniche non vengono considerate fonti importanti di vapore acqueo nella stratosfera e, dall’inizio delle rilevazioni a metà del secolo scorso, non sono stati osservati eventi di grande portata in questo senso: dopo l’eruzione del Pinatubo nel 1991, una delle maggiori nell’ultimo mezzo secolo, nessun aumento di vapore acqueo è stato segnalato nella stratosfera. L’eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ha avuto, tuttavia, caratteri di eccezionalità e in merito ai risultati ottenuti Vömel dichiara: “È un fatto assolutamente unico. Non è mai successo da quando siamo in grado di misurare il vapore acqueo stratosferico, cioè da circa 70 anni”.
Francesca Bianco, direttrice del dipartimento Vulcani dell'Istituto nazionale di Geofisica e vulcanologia, sottolinea il rigore della pubblicazione: “Vömel e colleghi hanno dimostrato che l'eruzione ha iniettato una quantità impressionante di vapore acqueo (almeno 50 teragrammi) direttamente nella stratosfera. Lo studio è davvero molto interessante. Da un punto di vista vulcanologico riporta dati e considerazioni ineccepibili”. È un lavoro di fisica atmosferica che presenta prevalentemente tecniche, analisi e modelli di questo settore.
“Lo studio – spiega la direttrice – conferma che l'eccezionale eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ha proiettato in atmosfera valori non elevati di composti sulfurei che sono i principali responsabili di possibili variazioni climatiche (decremento globale delle temperature del pianeta). Il biossido di zolfo prodotto (SO2), per esempio, è stato solo una piccola frazione di quello generato dall'eruzione del Pinatubo”. Quest’ultimo evento ha sprigionato quasi 20 milioni di tonnellate di SO2 al punto da influire sul clima e raffreddare il pianeta di quasi 0,5 °C. “Per quello che ne sappiamo ora – aveva sottolineato Francesca Bianco già in una precedente intervista rilasciata a Il Bo Live –, il vulcano Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ha espulso in realtà un 2% della quantità di SO2 che aveva espulso il Pinatubo”.
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Secondo gli autori dello studio coordinato da Vömel, proprio le grandi quantità di acqua presenti nel pennacchio dell'eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha'apai potrebbero aver limitato la quantità di SO2 che ha raggiunto la stratosfera. Inoltre, le grandi concentrazioni di vapore acqueo che hanno raggiunto la stratosfera possono aver accelerato la conversione di SO2 in H2SO4, soprattutto nei primi giorni dopo l'eruzione, quando le concentrazioni di vapore acqueo erano molto elevate.
“Questo vapore acqueo, in così grande quantità – continua la direttrice del dipartimento Vulcani Ingv –, certamente sta modificando la chimica dei processi stratosferici, in particolare per ciò che riguarda la quantità di ozono nella stratosfera. Inoltre, insieme al vapore acqueo potrebbero essere arrivati direttamente nella stratosfera anche alcuni composti solubili dell'acqua oceanica (iodio, bromo e cloro, in particolare), di cui ancora non è noto se e con quali processi potrebbero a loro volta modificare i processi chimici dell'ozono. È noto che eventuali rilevanti modifiche dell'ozono stratosferico possono avere conseguenze sul clima”.
Proprio per definire questi aspetti, gli autori che firmano l’articolo su Science sottolineano la necessità di studi ulteriori. In questo momento, dunque, tentare stime su quanto possa incidere in termini di riscaldamento globale l’immissione di una simile quantità di vapore acqueo nella stratosfera rimane altamente speculativo. “Non sarei sorpreso – ha dichiarato tuttavia Vömel – se fosse dello stesso ordine di grandezza di Pinatubo, solo nella direzione opposta. Il riscaldamento supplementare continuerebbe probabilmente più a lungo del raffreddamento successivo a Pinatubo”.
Susan Solomon, scienziata del Massachusetts Institute of Technology che ha coordinato lo studio pubblicato su Science citato in precedenza, ritiene invece che l’eruzione di Hunga Tonga-Hunga Ha'apai potrebbe provocare un aumento di 0,05 gradi nelle temperature medie globali, probabilmente per un periodo di tre, cinque anni.
