Gasser fra vulkaner kan påvirke klimaet, miljøet og samfunnet. Disse gassene frigjøres ikke bare ved voldsomme utbrudd, men også når vulkanen er i ro.
Jonas Gliβ forsvarte sin doktorgrad ved Fysisk institutt på Universitetet i Oslo 10. november i år. Arbeidet er utført ved NILUs avdeling for atmosfære og klima. Tittelen på avhandlingen hans er “Passive UV remote sensing of volcanic sulphur and halogen emissions”.
Doktorgradsavhandlingen gir ny innsikt i effekten av halogenutslipp fra vulkaner. I tillegg bidrar Gliβ med nye analysemetoder og programvare som vil bidra til å redusere usikkerhetene knyttet til estimeringen av vulkanske svovelutslipp.
Svoveldioksid påvirker klimaet
I avhandlingen fokuserer Gliβ på målinger av vulkanske gassutslipp og deres innvirkning på miljøet og samfunnet ved hjelp av optiske fjernmålingsteknikker. Han ser særlig på utslippene av halogener (brom og klor) og svovelforbindelser, som kan ha stor innvirkning både lokalt og globalt.
– Svoveldioksid (SO2) kan være skadelig for mennesker og dyr i høye konsentrasjoner og kan ha innvirkning på miljøet både i vann og på land i form av sur nedbør, forklarer Gliβ. – I tillegg til å være en forløper for svovelholdige aerosoler, kan SO2 påvirke klimaet direkte, særlig ved voldsomme eksplosive utbrudd. Da kan gassene kan nå stratosfæren, der de omdannes til aerosoler. Disse aerosolene kan forbli der i måneder og år, og motvirke global oppvarming ved å fungere som et “speil” som reflekterer innkommende solstråling. Et kjent eksempel er utbruddet av den filippinske vulkanen Mt. Pinatubo i 1991. Det førte til at den globale gjennomsnittlige troposfæriske temperaturen i etterkant sank med 0,5-1,0°C.
– Utslippene av halogenarter kan påvirke atmosfærens oksidasjonstilstand og reaktivitet, forteller Gliβ videre. – Inne i en vulkansk utslippssky omdannes de til meget reaktive halogenradikaler som effektivt kan påvirke viktige klimagasser som ozon (O3) og metan (CH4).
Med dette doktorgradsarbeidet er Gliß den første som undersøker den kombinerte kjemiske utviklingen av reaktivt klor og brom i den ferske utslippsskyen fra Mt. Etna i Italia. Dette gjør han ved hjelp av en spektroskopisk teknikk som kalles Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). Målingene fører til bedre forståelse av halogenkjemien til klor i vulkanske utslippsskyer, og da spesielt problemer tilknyttet klimaet (for eksempel nedbryting av ozon og metan).
Bedre SO2-estimater
Den andre delen av avhandlingen tar for seg UV SO2-kamerateknologien. Disse kameraene kan brukes til å måle det totale vulkanske utslippsbudsjettet av den giftige og skadelige svoveldioksidgassen (SO2), gjennom bruk av ultrafiolett sollys som lyskilde.
Gliβ utviklet åpen-kilde programvaren Pyplis som del av sin PhD. Programvaren inneholder en omfattende samling av algoritmer og rutiner som brukes til å analysere bildedata for å kunne estimere SO2-utslippsrater. Målet med Pyplis er å forene ulike analysemetoder, gjennom økt åpenhet, mer effektive analyser og muligheten til å utføre sammenligningsstudier.
For å beregne vulkanske SO2-utslippsrater må man kjenne gasshastighetene i utslippsskyen. Disse kan måles direkte fra UV-bildene ved hjelp av optiske strømningsalgoritmer. Optiske strømningsalgoritmer sporer kontraster i tidsrekker av bilder og estimerer gasshastighet på pikselnivå. Et vanlig problem med slike algoritmer er at de ikke kan oppdage bevegelse i homogene områder av bildene, og det kan føre til betydelig underestimering av SO2-utslippene.
I sin avhandling foreslår Gliβ en korreksjon basert på en lokal statistisk analyse av et hastighetsfelt innhentet via en optisk strømningsalgoritme. Ved å bruke to datasett fra vulkanene Mt. Etna i Italia og Guallatiri i Chile, viser han at den foreslåtte korreksjonen fungerer bra og kan forbedre analysenes robusthet og pålitelighet. I tillegg gir studien de første målingene av SO2-utslipp fra Guallatiri.
