Vulkanutbrott dämpar växthuseffekten

AV PAUL FROGNER

Vid vulkanutbrott frigörs enorma mängder koldioxid till atmosfären – något som borde förstärka växthuseffekten. Men tvärtom tycks vulkanutbrott motverka den globala uppvärmningen.

Under snart femtio års mätningar av koldioxidhalten i atmosfären har halterna stadigt ökat. Sannolikt är detta förklaringen till jordens långsamt stigande medeltemperatur – den ökande växthuseffekten. Men under två korta perioder har koldioxidhalterna varit oförändrade. Perioderna sammanfaller med 1900-talets kraftigaste vulkanutbrott: Agung på Bali och Pinatubo på Filippinerna.

**Plankton tar upp koldioxid**
Havens plankton spelar en viktig roll för koldioxidbalansen i atmosfären. När planktonalger växer tar de upp koldioxid, precis som alla andra växter, och binder in kol i sin biomassa. Trots havens vidsträckta yta sker närmare 40 procent av koldioxidupptaget i de norra delarna av Nordatlanten och i de angränsande subarktiska haven. Där är vattnet så näringsrikt att plankton kan växa och föröka sig mer än i andra havsområden. Det beror på att näringsrikt vatten väller upp från djupen i dessa havsområden.

Runt ekvatorn sker däremot bara en obetydlig tillväxt av planktonalger, troligen p g a att tillförseln av näring till ytvattnet är begränsad. Brist på järn är den främsta orsaken till att planktonalger växer så långsamt. I experimentsyfte har forskare vid ett flertal tillfällen spridit ut stora mängder järn i Stilla havet och därigenom satt i gång lokala planktonblomningar.

På samma sätt borde järnhaltig vulkanaska kunna göda havens planktonalger i järnfattiga områden. Vid explosiva vulkanutbrott bildas aska bestående av glaspartiklar som slungas flera kilometer upp i luften. På partiklarnas ytor fastnar sura, lättlösliga metallsalter från jordens inre. I form av s k aerosoler sprids sedan dessa mikroskopiska partiklar i vindriktningen. När askan faller ner över havet löser sig salterna i vattnet och blir näring för planktonalgerna. Stora mängder koldioxid förbrukas när planktonorganismernas tillväxt tar fart i det näringsrika vattnet. Vulkanaskan spelar på så sätt en viktig roll bland de olika mekanismer som reglerar atmosfärens halt av koldioxid.

**Ett naturligt laboratorium**
På Island sker ett vulkanutbrott i genomsnitt var femte år. Islands mest kända vulkan Hekla har haft flera stora, och många gånger förödande, utbrott under de drygt tusen år som människor har bott på ön. Vid det senaste riktigt stora utbrottet år 1947 föll aska ner också i Sverige. Utbrotten sedan dess har kommit med korta och jämna mellanrum: 1970, 1980, 1991 och 2000, men de har varit relativt små.

Under Heklas utbrott den 26 februari 2000 samlade jag, tillsammans med isländska forskare, prover 11 kilometer nordnordväst om vulkanen. Det forskningsmässigt unika var att vi fanns på plats och kunde samla in aska under själva utbrottet. Genom att genast frysa in och sedan frystorka askan kunde den förvaras i opåverkat skick med de lättlösliga salterna kvar på glaspartiklarna. Senare kunde vi i laboratoriet studera vad som händer när askan kommer i kontakt med havsvatten. De sura salter som finns på ytan löser sig lätt. Askan frigör därmed stora mängder järn, kisel, mangan och fosfat till havsvattnet, vilka alla är viktiga näringsämnen. Även andra näringsämnen som nickel, kobolt, koppar och zink frigörs, fast i mindre mängder.

Under intensiva och korta vårblomningar i havsområden runt Island förbrukas nästan allt tillgängligt fosfat i havsvattnet. Vulkanaskan från Hekla kan därför motverka en säsongsvis näringsbrist runt Island (bild 5). Även om fosfat är ett viktigt näringsämne har frigörelsen av järn från askan en tusen gånger större gödningseffekt än fosfat.

**Koldioxidhalten minskade**
På Filippinerna nära ekvatorn ligger vulkanen Pinatubo. Dess utbrott 1991-93 var bland de största explosiva utbrotten under 1900-talet. Utbrottet spred ut 3-5 kubikkilometer vulkaniskt material, däribland järnrik aska. Under utbrottet och en tid därefter skymdes solens instrålning av de partiklar som spreds i stratosfären. Därmed sjönk jordens medeltemperatur tillfälligt. Kallt vatten löser mer koldioxid än varmt, vilket kan ha bidragit till att luftens koldioxidhalt sjönk i samband med vulkanutbrottet, trots de enorma mängder koldioxid som frigjordes.

Men troligen är detta förhållande av underordnad betydelse för den tillfälliga uppbromsningen av atmosfärens stigande koldioxidhalter som observerades i samband med Pinatubos utbrott. Sannolikt spelade den järnrika askan en mycket viktigare roll tack vare sin gödande effekt i det järnfattiga ekvatoriala havsvattnet. Under min forskning vid Nordiska vulkanologiska institutet på Island, i samarbete med Islands universitet, kom vi fram till att omkring 40 gånger mer järn än vad som krävs för att påverka atmosfärens koldioxidhalt frigjordes under Pinatubos utbrott. Men bara en del av järnet kom algerna till godo. En stor del av askan spreds över land och även över havsområden som inte har brist på järn och togs därför inte upp i havets biologiska kretslopp.

PAUL FROGNER ÄR FORSKARE VID INSTITUTIONEN FÖR GEOLOGI OCH GEOKEMI, STOCKHOLMS UNIVERSITET. HAN STUDERAR VITTRINGSPROCESSER OCH DEraS INVERKAN PÅ ATMOSFÄRENS KOLDIOXIDHALT. ARBETET PÅ ISLAND STÖDDES AV NORDISKA MINISTERRÅDET.