Vulkaner som sprutar ut gaser högt upp i atmosfären förändrar inte bara globala temperaturer utan påverkar också översvämningar på ovanliga sätt, har forskare vid Princeton University upptäckt.
I en artikel i tidskriften Nature Geoscience rapporterar forskarna att stora utbrott skapar distinkta mönster av översvämningar beroende på vulkanens läge och spridningen av dess rökplym. Mönstren delas mestadels längs ekvatorn.
När en vulkans rökplym i allmänhet begränsas till en halvklot minskar översvämningarna på det halvklotet och ökar på det andra halvklotet. Mönstret påverkar tropiska regioner mest och har liten eller ingen effekt på andra regioner.
Vulkaner som skapar rökplymer som påverkar båda halvkloten visar ett annat mönster. Dessa utbrott minskar översvämningarna i tropikerna på båda halvkloten, samtidigt som de ökar översvämningarna i torra regioner.
För studien undersökte forskarna tre stora utbrott: utbrottet 1902 av Santa Maria i Guatemala, vars rökmoln var koncentrerat till norra halvklotet; utbrottet 1963 av Agung i Indonesien, vars rökmoln var koncentrerat till södra halvklotet; och utbrottet 1991 av Pinatubo på Filippinerna, med ett mer symmetriskt rökmoln.
Globala luftströmmar spelar en viktig roll för översvämningarna
Gabriele Villarini, en av huvudforskarna, säger att nyckeln till mönstren ligger i de globala luftströmmarna. Passadvindarna som omger jorden möts vid ekvatorn i ett område som kallas den intertropiska konvergenszonen. De konvergerande vindarna skapar ett vädermönster som delas längs en linje som i allmänhet följer ekvatorn.
Zonen bildar ett väderband i tropiska regioner på båda sidor om ekvatorn där varmt, fuktigt vatten stiger upp och ger kraftiga regnfall. Förändringen mellan sommar och vinter förskjuter linjen norrut och söderut, vilket orsakar de regniga och torra säsonger som normalt förekommer i stora delar av tropikerna.
Stora vulkanutbrott förändrar detta mönster, säger Villarini, professor i civil- och miljöteknik och High Meadows Environmental Institute. Vulkanerna sprutar ut gaser, framför allt svaveldioxid, i stratosfären. I denna region av den övre atmosfären oxiderar svavelgasen och blir till små, svävande partiklar.
Dessa aerosoler sprider inkommande solljus och absorberar värme som strålar från jorden. Detta kyler samtidigt jordens yta och värmer stratosfären, vilket påverkar luftcirkulationen. Tidigare vetenskapliga studier har visat effekten på den globala temperaturen, och relaterade tekniker har föreslagits för geoingenjörsprojekt för att bekämpa den globala uppvärmningen.
Princeton-teamet fann att förändringarna i luftcirkulationen till följd av utbrotten förändrar positionen för den intertropiska konvergenszonen, vilket gör att den förskjuts norrut eller söderut från den halvklot som drabbas av utbrottet. Denna förskjutning förändrar direkt regnmönstren. Zonen, med sin fuktiga luft, förskjuts bort från utbrottet, vilket orsakar större regn och kraftigare översvämningar i motsvarande tropiska region.
Villarini sa att effekterna av den ökade nederbörden i allmänhet är starkast året efter utbrottet och avtar efter flera år.
Effekterna av Agung och Santa Maria delades båda vid ekvatorn
Forskarna undersökte utbrotten av Santa Maria (1902) och Agung (1963) eftersom deras plymer var begränsade till en enda halvklot. Som ett resultat koncentrerades svavel aerosoler oproportionerligt i det halvklotet, vilket försköt luftströmmarna och drev den intertropiska konvergenszonen längre in i det andra halvklotet.
Efter Agung-utbrottet på södra halvklotet såg 50 % av vattenmätarna minskade toppflöden (ett mått på flodöversvämningar) i de tropiska regionerna på södra halvklotet under det första året efter utbrottet. Vattenmätarna i tropikerna på norra halvklotet såg en ökning på cirka 40 % i toppflöden.
Efter vulkanen Santa Marias utbrott på norra halvklotet ökade antalet platser med högsta flöden i södra halvklotets tropiska regioner med 25 % och antalet platser med minskade flöden i norra halvklotets tropiska regioner med 35 %. Dessutom såg Santa Maria ökade högre högsta flöden i torra och tempererade regioner på norra halvklotet. Forskarna uppgav att cirka 25 % av platserna i dessa regioner såg ökningar under de två åren efter utbrottet.
Vulkanplymer som sträcker sig över ekvatorn minskar översvämningarna i tropikerna och ökar dem i torra regioner
Forskarna fann att aerosolplymen från Pinatubo-utbrottet 1991 spred sig ungefär jämnt över båda halvklotet. Till skillnad från de andra två utbrotten minskade Pinatubo översvämningarna i tropikerna på båda halvklotet. Flödeskullarna minskade vid 20 % av platserna i de södra tropikerna och vid 35 % av platserna i de norra tropikerna.
I torra regioner uppstod motsatt effekt. Forskarna fann att extremt torra regioner upplevde en ökning av toppflödena vid cirka 35 % av platserna på båda sidor om ekvatorn efter Pinatubo-utbrottet. Hanbeen Kim, huvudförfattare till artikeln, säger att denna ökning möjligen beror på en annan luftcirkulationsmekanism som kallas monsun-ökenkopplingen.
I detta mönster sjunker luften över de asiatiska monsunregionerna och stiger över närliggande torra regioner. Den stigande luften drar upp fukt, vilket orsakar större nederbörd i de torra områdena.
Forskarna fann att för utbrott som sprids över båda halvklotet, som Pinatubo, spelar förändringar i den intertropiska konvergenszonen ingen större roll. Istället, sa de, orsakas förändringar i översvämningar av kylning och relaterade förändringar i atmosfärisk cirkulation, såsom de över ökenregioner.
Villarini sa att genom att visa den stora effekten av vulkanutbrott på översvämningar världen över, visar forskningen vikten av att förstå hur klimatförändringar kan ha viktiga effekter utöver deras omedelbara resultat. Han sa att forskare och politiska ledare bör förstå dessa effekter när de bedömer riskerna med klimatförändringar.
Mer information: Hanbeen Kim et al, Global response of floods to tropical explosive volcanic eruptions, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01782-5
