Erupce sopky v Tonga leden 2022 a vice vody ve stratosfere

Erupce sopky souostrovi Tonga byla ohledne supne velikodsti erupce - VEI na hodnote 5, to je jako Svata Helena v USA v minulem stoleti. Islandska sopka na jare 2010 s tezko napsatelnym jsmenem byla stupne VEI4. Ve 20 stoleti byla nejvetsi erupce co se do mnozstvi tyce na Filipinach v roce 1991 - Mt. Pinatubo. Jednalo se o stupen VEI6. A ve 21. stoleti jsme zatim VEI6 nemeli.

Eropce sopky v souostrovi Tonga byla priblizne 150 m pod hladinou. To melo za nasledek nahle vypareni obrovskeho mnozstvi vodni pary a do stratosfery se dostalo okolo 146 milionu tun vodni pary - nejvetsi mnozstvi vodni pary, co se dostalo nahle do stratosfery, od zacatku satelitnich pozorovani v roce 1979. V clanku se pouziva jednotka Teragram - Tg. To je jedna MegaTuna - Mt, milion tun. Nad sopecnou erupci teple plyny vystoupali az do vysky 57 km (to uz je mezosfera). Jednalo se o podobny vystupny proud, jako u atomoveho hribu (ze ktereho jsou aktualne obavy nejvetsi, z Ruska neprichazi nic dobreho).

Vice v clanku:
https://www.in-pocasi.cz/clanky/klima/erupce-tonga-klima-7.8.2022/

Po mnoho desetiletich se jednalo o prvni ne-meteorologicky jev, ktery ovlivnil pocasi (namerena data) na druhe strane Zeme. Na nic pred tim si nepamatuji, i kdy meeteorit v Cheljabinsku v Rusku 15.02.2013 take vyvolal tlakovou vlnu, ale na stanicich v CR nejspis kolisani zaznamenano nebylo. Jen stanice zaznamenaly neco neobvykleho. [Primo venku to prilis pocitit neslo. Mozna se trochu zvednul vitr, v jinak klidnou noc, ale niceho jsem si nevsiml poradne, az v grafech (V CR se tlakova vlna poprve vyskytla 15.01.2022 vecer 19-20 UTC resp. 20-21 zimni cas tvzestup tlaku o 1 hPa a pak pokles o 1.5 hPa priblizne. Tlakova vlna obehla Zemi vicekrat, ale dalsi prechody uz meli nizsi amplitudu vyrazne).

Erupce sopky v souostrovi Tonga 15.01.2022 a nasledna tlakova vlna:
https://diskuse.in-pocasi.cz/tema-5-6207-Tlakova_vlna_z_vybuchu_sopky_se_v_noci_prehnala_i_pres_Cesko_ovlivnila_tlak_vzduchu.html
https://diskuse.in-pocasi.cz/tema-5-6204-V_souostrovi_Tonga_doslo_k_obri_erupci_podmorske_sopky.html

Zacatkem 19 stoleti toho bouchlo vic a nejvetsi erupce za poslednich X stovek let je v roce 1815 Tambora v Indonesii, kdy se jednalo o VEI7 (konkretne cca 160 km3 materialu). Jak se velkemnozstvi prachu dostalo vysoko do atmosfery a nasledne doslo k ochlazeni klimatu po erupci Mt. Pinatubo v roce 1991 je dobre videt. Globalne klesla teplota o 0,5. Lokalne se to dost lisilo. Po erupci Tambory (a v tech letech toho bylo vic) bylo globalni ochlazeni patrnejsi. Rok 1816 byl v Evrope "bez leta" a v letech 1812-1818 nebyl v Klementinu ani jeden tropicky den 7 let za sebou, pritom leta 1811 a 1807 byla tepla. Ale to je i kvuli spatnemu umisteni meridel a meteorologicke budky a tou dobou tech erupci bylo vic.

Sopecne erupce v posledich cca 2000 letech jsou rozebirany tady:
https://diskuse.in-pocasi.cz/tema-10-4934-Katastrofalni_roky_535-536_a_1816_a_dalsi_extremni_anomalie_zpusobene_vulkanickou_cinnosti.html

Za X milionu let je nejvetsi erupce take z Indonezie - supervulkan Toba pred priblizne 73000 lety. Jednalo se o nejvyssi stupnen VEI8 (nad 1000 km3 materialu) a bylo vyvrzeno odhadem 2800 km3 materialu (ten odhad je samozrejme extreme nepresny). Nasledky pro klima a zivot byly znicujici. Podobne panuji obavy, ze erupce super-vulkanu Yellowstone v USA bude take stupen VEI8 a zkaza civilizace (tedy Putler zkazu prinasi jeste drive, ale to sem nepatri).

Erupce sokpy v souostrovi Tonga byla pod vodou, coz zcela zmenilo nasledky. Jednak bylo utlumeno mnozstvi prachovych castic v atmosfere a tim i globalni ochlazeni (ktere by pri VEI5 nebylo tak silne). Ale samozrejme doslo k okamzitemu spontalnimu varu vody a explozi pod tlakem vodnich par a velke mnozstvi vodni pary se dostalo do stratosfery. Hloubka vody byla takova, ze hodne vody se nahoru dostalo. Vetsi hloubka vody by explozi utlumila. A prave proto se jednalo o nejvetsi nahly prisun vodni pary do stratosfery za posledni desitky let (dal neni pozorovani).

Ve stratosfere, narozdil od stratosfery, potencialni teplota Theta s vyskou stoupa, nebo dokonce i normalni teplota muze s vyskou stoupat. Vlhkost vzduchu absolutni je ve stratosfere velmi mala, a tak temer (ne uplne) ThetaE = Theta = ThetaV. Rosny bod klesa pod -100 °C (bylo uz zaznamenano i -111 °C), Smesovaci pomer vodni pary je blizky nule. Zvrstveni je tedy stabilni, napodobne jako pri zimnich inverzich. A to znamena, ze vzduch se mezi jednotlivymi tlakovymi hladinami zrovna moc nepromichava a ani z troposferickym vzduchem se prilis nemicha az na nedavne udalosti. A tak vulkanicky prach setrvava ve stratosfere dele, narozdil od troposfery. Dest se ve stratosfere samozrejme nevyskytuje.

Nejnizsi zaznamenane teploty na Zemi:
https://diskuse.in-pocasi.cz/tema-7-6218-Historicky_rekord_nejnizsi_teploty_na_Zemi_Tnn_v_mnoha_pohledech.html

29.12.2018 pri masivni konvekci zaznamenal senzor VIIRS na satelitu NOAA-20 nejnizsi teplotu na vrcholku kumulonimbu -111 °C v jiho-zapadnim Pacifiku cca 400 km jizne od ostrova Nauru v Mikronezii. Vrchol kumulonimbu dosahnul 20.5 km. To je zatim rekordne nejnizsi zaznamenana teplota na kdekoliv Zemi (distancni i lokalni mereni), od povrchu az ke stratopauze - horni hranici stratosfery. Jaka je nejvyssi zaznamenana ci mozna vyska vrcholku kumulonimbu, to je diskutabilni a udaje se ruzni. Nejvyssi odhady a zminky jdou k 60000-75000 stop, 21-23 km.

Nahly velky prisun vodni pary do stratosfery se objevuje pri takovych erupcich. V pripade VEI8 hloubeji pod morem, ale ne uplne hluboko, by takovy prisun vodni pary do stratosfery byl o dost silnejsi. Nejcasteji se ale voda dostava do stratosfery nad zapadnim Pacifikem, kde teplota vody dosahuje 30-32 °C. Vznikaji tak kumulonimby s vyskou az prez 20 km pri konvektivnim prestrelovani a tim se do stratosfery dostava voda. Ale ne v tak velkem mnozstvi. A soucasne jsou na vrcholcich kumulonimbu zaznamenavany i teploty pod -100. Jedna se o nejnizsi dokumentovanou teplotu na Zemi mimo mezosferu. V mezosfere klesaji teploty jeste nize. Konvektivni prestrelovani a velmi vysoko rostouci kumulonimby jsou spojeny i s pyrokumulonimby, vznikajici nad rozsahlymi pozary. Pyrokumulus se podle vseho objevil letos i v CR. Techto jevu take pribyva a do stratosfery se dostava vice vodni pary.

Vodni para ve stratosfere ve vetsim nez malem, obvyklem mnozstvi, to neni nic dobreho. Jednak je jeste vice zesilen sklenikovy efekt a globalni teplota jde nahoru. A jeste horsi je jina vec. Vodni para meni rovnovaznou koncentraci ozonu ve stratosfere smerem k nizsim hodnotam. A tim padem pronika k povrchu vice skodliveho UV zareni. Perletova oblaka ve stratosfere pozkozuji ozonovou vrstvu. Z duvodu nizkeho obsahu vodnich par ve stratosfere (nastesti) se ciste vodni perletova oblaka tvori jen v zime nad Antarktidou a obcas nad Arktidou v zime. Je totiz potreba dosahnout teploty pod -88 °C. Perletova oblaka smesi vody, kyseliny sirove a dusicne (= nitracni smes, no potes koste) se tvori pri teplotach uz pod -78 °C. Ale takove teploty jsou nastesti dosahovany jen v zime a daleko od rovniku.

V pripade velkeho zavlhceni stratosfery (mnohem vice, nez z erupce na souotrovi Tonga) by se perletova oblaka vyskytovala pri vyssich teplotach, v extremu az kdekoliv na Zemi v jakoukoliv rocni dobu. Devastace ozonove vrstvy a prunik UV zareni by byl znicujici. A sklenikovy efekt by zesilil, vice vodni pary by se dostalo s vyparem i do troposfery navic - dalsi otepleni. Tato katastrofalni situace by nastala pri podmorske erupci VEI8, nebo jako jeden z mnoha dusledku dopadu asteroidu do more.

Pak je tady jeste jeden zpusob. Bylo modelovano, ze pri (soucasne nerealne) teplote oceanu desitky-stovky m pri povrchu okolo +50 by vzniknul tzv. Hyperkan - tropicka cyklona extremniho rozsahu s rychlosti vetru 800 km/h (prez 200 m/s, vic nez F5 tornado, navic rozsahove na velke oblasti). Autorem prvniho clanku o hyperkanech je Prof. Kerry Emanuel z MIT, USA. Vrchol oblacnosti tropicke cyklony tohoto rozsahu by se dostal az do vysek 30 km a doslo by k zavlhceni sratosfery. Paradoxne tak velke ohrati oceanu by zpusobil dopad asteroidu, nebo podmorska super-erupce. Ono staci uz i teplota oceanu ve vrstve desitky-stovky m k 35-40 °C a ne blizko k rovniku. Uz samotne tropicke cyklony nad takto teplym oceanem budou znicujici, i kdyz k zavlhceni stratosfery nemusi nutne dojit.