Kees Floor, Zenit, juni 2008.
Kees Floor, Zenit, juni 2008.
Tijdens uitbarstingen vormen zich achter vulkanen af en toe langgerekte, bruine pluimen van vulkanische as. De uitstoot van schepen stimuleert boven de oceaan soms de vorming van een ander soort langgerekte pluimen, in dit geval bestaand uit wit getinte bewolking. Kunnen vulkanen ook vergezeld gaan van dergelijke 'scheepswolken'?
Tussen 14 juli en 15 december 2006
was de vulkaan de Etna op Sicilië actief. Er waren talrijke uitbarstingen
en de lava stroomde langs de hellingen naar beneden. Op 24 november gaf de noordwestenwind
de door de vulkaan uitgestoten donkere, roodbruine aswolk de vorm van een langgerekte
pluim. Deze werd boven de Middellandse Zee geleidelijk ijler naarmate de afstand
tot de Etna toenam (zie figuur 1). Door de aanwezigheid van de vulkanische as
moest in die periode het vliegveld van Fontanarossa in het oosten van het eiland
een nacht lang dicht.
Zo'n aswolk in de vorm van een pluim past goed in het
beeld dat we van actieve vulkanen hebben. Net als grote uitbarstingen spreken
ze meer tot de verbeelding dan bijvoorbeeld de minder spectaculaire, maar langer
aanhoudende uitstoot van onzichtbare gassen of moeilijk zichtbare kleine deeltjes.
Toch beïnvloeden ook die natuurlijke verontreinigingen uit pruttelende vulkanen
de bewolking, de wisselwerking tussen dampkring en zonlicht en daarmee het klimaat.
Onlangs werd bekend dat daarbij onder andere dezelfde mechanismen werkzaam zijn
als bij de vorming van de reeds sinds de jaren zestig van de vorige eeuw bekende
wolkenpluimen van schepen.
 |  |  |
| 1. De Etna stoot een dikke, rood-bruine pluim uit met vulkanische as. Instrument: MODIS. Satelliet: Aqua. Datum: 24 november 2006. Bron: NASA/GSFC/MODIS Land Rapid Response Team. (meer satellietbeelden) | 2. Scheepswolken boven de Stille Oceaan ten westen van Canada en de Verenigde Staten. Onder de bewolking geheel rechtsboven bevinden zich de kustwateren van Zuidoost Alaska (US) en British Columbia (Canada). Instrument: MODIS. Satelliet: Aqua. Datum: 21 januari 2008. Bron: NASA/Earth Observatory. | 3. Wolkenpluimen achter vulkanen van de Zuid Sandwicheilanden in het zuidelijk deel van de Atlantische Oceaan. Instrument: MODIS. Satelliet: Aqua. Datum: 27 april 2006. Bron: NASA/Earth Observatory/Santiago Gassó. |
Scheepswolken
Scheepswolken
hangen op 1 à 2 km hoogte boven delen van de oceanen waar het weer onder
invloed staat van een hogedrukgebied. De wolkensporen zijn veelal ingebed in stratocumulusbewolking,
maar kunnen ook vrijliggend voorkomen. Hun vorm is langwerpig; ze waaieren enigszins
uit en hebben daardoor wel wat weg van rookpluimen (figuur 2). Wolkenpluimen van
schepen kunnen tot duizend kilometer lang worden en variëren in breedte van
enkele kilometers, dicht bij het schip, tot enkele tientallen kilometers op grotere
afstand. De scheepswolken hebben een levensduur van enkele uren tot enkele dagen.
Als ze zich voordoen is de onderste luchtlaag boven het zeeoppervlak, de zogeheten
maritieme grenslaag, vrij vochtig en gevuld met relatief zuivere lucht. Daardoor
heerst er een 'tekort' aan deeltjes in de atmosfeer die de druppelvorming op gang
brengen, de zogenoemde condensatiekernen. De verbrandingsproducten van de scheepsmotoren
vullen dit 'tekort' aan; ze bevatten zwaveldioxide, dat hygroscopische sulfaatdeeltjes
kan vormen die heel goed als condensatiekern kunnen dienen. In de rookpluim is
het aantal deeltjes dat de druppelvorming in gang kan zetten, dan ook veel groter
dan daarbuiten. Het reeds in de lucht aanwezige vocht verdeelt zich daardoor ín
de rookpluim van schepen over veel meer condensatiekernen dan daarbuiten. Wolken
met veel kleine druppeltjes reflecteren het erop invallend zonlicht sterker dan
andere wolken met evenveel water erin, maar verdeeld over een kleiner aantal grotere
druppels. Op die manier worden de scheepswolken op satellietbeelden duidelijk
zichtbaar en kunnen ze lichter afsteken tegen de overige bewolking.
Wolkenpluimen
van vulkanen
Niet alleen schepen, ook pruttelende vulkanen kunnen grote
hoeveelheden gassen en deeltjes uitstoten die een stempel drukken op de vorm die
het bewolkingspatroon stroomafwaarts aanneemt. De ontwikkeling van de wolkenpluimen
achter vulkanen verloopt analoog aan die achter schepen. De pluimen beginnen bij
verafgelegen vulkanische eilanden in de oceaan, waar de aanstromende lucht zuiver
is, relatief weinig condensatiekernen bevat en geen invloeden heeft ondervonden
van landoppervlakken. De uitstoot van de vulkanen bevat zwaveldioxide, hetzelfde
gas dat een belangrijke rol speelt bij de vorming van scheepswolken.
Dergelijke
wolkenpluimen achter vulkanen werden na gericht zoeken voor het eerst gezien in
2006 op satellietbeelden van de Amerikaanse satellieten Aqua en de Terra. Figuur
3 is gebaseerd op meetgegevens van het MODIS-instrument op de Aqua en geeft een
situatie weer met zo'n wolkenpluim van vulkanische oorsprong. In beeld is het
zeegebied van de zuidelijke Atlantische Oceaan in de omgeving van de Zuid Sandwicheilanden.
Deze onbewoonde eilandengroep ligt ongeveer 2000 kilometer ten zuidoosten van
de Falklandeilanden (Islas Malvinas) en bestaat uit elf eilanden, waarvan Saunders
Island en Montagu de grootste zijn. Al die eilanden worden gevormd door actieve
vulkanen; de hoogste daarvan is de Belinda op Montagu: 1370 meter. De Mount Michael
op het zestig kilometer noordelijker gelegen Saunders Island heeft een hoogte
van 990 meter.
De bovenkant van de gelijkmatig gevormde stratocumulusbewolking
die het beeld in de getoonde weersituatie domineert, zit net boven de top van
de Belinda. Achter de beide vulkanen zijn langgerekte, lichtgetinte pluimen zichtbaar,
die elkaar vanaf Montagu overlappen. De totale lengte bedraagt ruim 400 kilometer.
De pluim is ongeveer 35 kilometer breed; dat is breder dan de meeste scheepswolken.
In
de stratocumulusbewolking zien we ook scheepsgolven (zie Zenit, maart 2007), die
de ligging van Saunders Island, Montagu en verscheiden andere eilanden van de
archipel verraden. Bovendien hebben zich achter een van de eilanden zogeheten
Von Kármànwervels gevormd (zie Zenit, februari 1983 of september
2003).
 |  |  |
|
| 4. Gemiddelde grootte van de wolkendruppeltjes in de situatie van figuur 3, berekend uit MODIS-meetgegevens. Lichte tinten duiden op kleinere druppels. De druppels in de pluim achter de vulkanen zijn kleiner dan die in de 'ongestoorde' bewolking. |
Druppelgrootte
Het
satellietbeeld van figuur 4 berust eveneens op MODIS-meetgegevens. Het beeld is
zodanig kunstmatig ingekleurd dat lichtblauwe tinten overeenkomen met kleinere
wolkendruppeltjes en donkerder blauw duidt op een grotere diameter van de waterdruppels.
De bewolking in de pluim achter de vulkaan blijkt inderdaad kleinere druppels
te bevatten, wat we op basis van de analogie met scheepswolken ook mogen verwachten.
De
in de Verenigde Staten werkende Argentijnse onderzoeker Santiago Gassó,
die de 'scheepswolken' achter vulkanen als eerste signaleerde, vond ze niet alleen
achter de Britse, maar net als de Falklandeilanden door Argentinië opgeëiste
eilandengroep. Ook achter vulkanen op Japan en op de Aleoeten in het noorden van
de Stille Oceaan zag hij de wolkenpluimen optreden. Net als in de zuidelijke Atlantische
Oceaan zijn de weersomstandigheden in die gebieden door de vrijwel onafgebroken
aanwezige bewolking meestal te slecht om het verschijnsel goed te laten uitkomen
op satellietbeelden. Vandaar dat de lange wolkenpluimen achter schepen, die zich
overal kunnen voordoen waar schone lucht over de oceanen strijkt, zo veel langer
bekend zijn.
Literatuur
Gassó, S. (2008). The
impact of weak volcanic activity on marine clouds. Journal of Geophysical
Research. Ter perse.