Une étude publiée dans la revue Science le 20 octobre 2023 nous apprend que l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai du 15 janvier 2022 a entraîné une perte soudaine et importante d’ozone dans la stratosphère. Les chercheurs ont découvert que l’éruption avait injecté une quantité sans précédent de vapeur d’eau dans cette même stratosphère, ce qui a provoqué des réactions chimiques en chaîne et entraîné un appauvrissement rapide de la couche d’ozone.
L’événement a en effet entraîné en seulement une semaine une réduction de 5 % de la couche d’ozone au-dessus du sud-ouest tropical du Pacifique et de l’Océan Indien. Une telle baisse en pourcentage est remarquable, étant donné que le trou dans la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique connaît un appauvrissement allant jusqu’à 60 % de septembre à novembre chaque année.
Comme je l’ai écrit précédemment, l’éruption a atteint des altitudes incroyables, jusqu’à 55 km au-dessus du niveau de la mer et elle a injecté une quantité sans précédent de vapeur d’eau dans la stratosphère. De ce fait, l’éruption a représenté 10 % de la charge moyenne totale de vapeur d’eau dans la stratosphère à l’échelle de la planète. En utilisant un ensemble de mesures effectuées par des ballons et des données satellitaires, les chercheurs ont pu identifier les effets de l’éruption sur divers composants chimiques atmosphériques, notamment les compisés de brome et de chlore, l’oxyde d’azote (NO) et, plus important encore, l’ozone (O3).
Les données ont révélé que l’augmentation de la vapeur d’eau dans la stratosphère a joué un rôle crucial dans la chaîne d’événements qui a suivi. Cette vapeur d’eau a entraîné une humidité relative plus élevée et un refroidissement radiatif de la stratosphère. Cela a à ensuite permis une série de réactions chimiques à la surface des aérosols volcaniques. Ces réactions ont activé des composés chlorés tels que le monoxyde de chlore (ClO) à partir du chlore inactif (chlorure d’hydrogène, HCl). La diminution du chlorure d’hydrogène de 0,4 partie par milliard en volume (ppbv) et l’augmentation du ClO de 0,4 ppbv ont fourni des preuves irréfutables de l’activation du chlore, ce qui a finalement conduit à la destruction rapide des molécules d’ozone. Au final, on peut dire que l’injection volcanique de vapeur d’eau (H2O), de dioxyde de soufre (SO2) et de chlorure d’hydrogène (HCl), ont favorisé une conversion rapide des composés chlorés en molécule de chlore à la surface des aérosols volcaniques hydratés et une diminution de l’ozone dans la stratosphère.
L’étude met l’accent sur l’interaction complexe entre les émissions volcaniques et la chimie atmosphérique. Elle offre également des informations précieuses sur la manière dont les événements météorologiques extrêmes peuvent affecter notre compréhension de l’appauvrissement rapide de la couche d’ozone dans certains panaches volcaniques. Les caractéristiques uniques de l’éruption du Hunga Tonga, telles que son altitude d’injection élevée et les grandes quantités de vapeur d’eau, ont fourni aux chercheurs des données qui font progresser considérablement notre compréhension de ces processus complexes. Les résultats ont également des implications plus larges pour la compréhension des effets atmosphériques liés aux réchauffement climatique.

On peut voir sur le site de l’Observatoire des Sciences de l’Université de la Réunion (OSU-Réunion) un schéma illustrant le processus de destruction rapide de l’ozone à la suite de l’éruption du Hunga Tonga

L’encadré en haut à gauche de l’image montre que le profil d’ozone du 22 janvier 2022 (ligne noire) contraste avec la climatologie de La Réunion (ligne rouge), montrant un déclin notable.

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A study published in Science on October 20^th, 2023 informs us that the January 15^th, 2022 Hunga Tonga–Hunga Ha’apai eruption led to a sudden and significant loss of stratospheric ozone. Researchers found that the eruption injected an unprecedented amount of water vapor into the stratosphere, causing chemical reactions that resulted in rapid ozone depletion.

The event led to a 5% reduction of ozone above the tropical southwestern Pacific and Indian Ocean within just one week. Such a percentage drop is noteworthy, given that the Antarctic ozone hole experiences up to a 60% depletion from September to November each year.

As I put it before, the eruption reached altitudes of up to 55 km above sea level and injected an unparalleled amount of water vapor into the stratosphere. Specifically, the eruption accounted for 10% of the total global mean stratospheric water vapor burden. Utilizing a combination of balloon measurements and satellite data, the researchers were able to pinpoint the effects of the eruption on various atmospheric chemical components, including bromine and chlorine species, nitrogen oxide (NO), and, most significantly, ozone (O3).

Data revealed that the increase in stratospheric water vapor played a crucial role in the ensuing chain of events. The water vapor led to higher relative humidity and radiative cooling in the stratosphere. This, in turn, enabled a series of chemical reactions on the surfaces of volcanic aerosols. These reactions activated chlorine species such as chlorine monoxide (ClO) from inactive chlorine (hydrogen chloride, HCl). The decrease in hydrogen chloride by 0.4 ppbv and the increase in ClO by 0.4 ppbv provided compelling evidence for chlorine activation, which ultimately led to the rapid destruction of ozone molecules. Ultimately, one can say that the volcanic injection of water vapor (H2O), sulfur dioxide (SO2) and hydrogen chloride (HCl), favored a rapid conversion of chlorinated compounds into chlorine molecules. the surface of hydrated volcanic aerosols and a decrease in ozone in the stratosphere.

The study emphasizes the complex interplay between volcanic emissions and atmospheric chemistry. It also offers valuable insights into how extreme weather events can affect our understanding of rapid ozone depletion in certain volcanic plumes. The Hunga Tonga eruption’s unique features, such as its high injection altitude and the large amounts of water vapor, have provided researchers with invaluable data that significantly advances our understanding of these intricate processes. The findings also have broader implications for understanding the potential atmospheric effects of climate change.