Satellietkwantificering van versterkte methaanoxidatie toegepast op de stratosferische pluim na de uitbarsting van Hunga Tonga–Hunga Ha’apai

Een reusachtige onderwaterexplosie met klimaatindicaties

Begin 2022 stuurde de vulkaan Hunga Tonga–Hunga Ha’apai een kolossale pluim hoog boven de wolken, wat de krantenkoppen haalde vanwege zijn enorme kracht. Deze studie toont aan dat de uitbarsting ook een zeldzaam natuurlijk experiment in de lucht creëerde, dat laat zien hoe methaan — een belangrijk broeikasgas — wordt afgebroken en hoe toekomstige pogingen om methaan uit de lucht te verwijderen vanuit de ruimte gevolgd kunnen worden. Door een kortlevend gas, formaldehyde, hoog in de atmosfeer te volgen, onthulden de auteurs een onverwacht sterke uitbarsting van methaanafbraak en een verrassende chemische motor die dit aandreef.

Waarom methaan in de lucht ertoe doet

Methaan houdt over enkele decennia veel meer warmte vast dan kooldioxide en is tegenwoordig verantwoordelijk voor ongeveer een halve graad opwarming. Het goede nieuws is dat methaan niet lang in de lucht blijft — ruwweg tien jaar — waardoor het terugdringen van emissies of het versnellen van de natuurlijke vernietiging de planeet binnen een decennium kan afkoelen. De uitdaging is dat niet alle methaanbronnen kunnen worden geëlimineerd en dat natuurlijke emissies uit wetlands en opwarmende landschappen toenemen. Dat heeft wetenschappers ertoe gebracht te onderzoeken of het mogelijk zou zijn opzettelijk de methaanverwijdering in de open lucht te vergroten, bijvoorbeeld door chemicaliën toe te voegen die de afbraak versnellen. Zo’n poging zou echter betrouwbare methoden nodig hebben om te bewijzen hoeveel extra methaan daadwerkelijk wordt vernietigd.

De vulkanische pluim als natuurlijk testveld

De uitbarsting van Hunga Tonga–Hunga Ha’apai blies materiaal tot ongeveer 55 kilometer hoogte, ver de stratosfeer in — veel hoger dan typische vulkanische pluimen. Satellieten zagen snel enorme hoeveelheden waterdamp, zwavelgassen en fijn deeltjeverspreiding rond de globe. De auteurs concentreerden zich op een ander signaal: een ongewoon grote ophoping van formaldehyde rond 30 kilometer hoogte, ver boven de laag waar dit gas normaal voorkomt. Met gegevens van het TROPOMI-instrument en andere satellieten lieten ze zien dat dit formaldehyde sterk verbonden was met de vulkanische aerosolwolk en minstens tien dagen aanwezig bleef, ook al zou zonlicht elk pakket formaldehyde binnen een paar uur vernietigen. De enige manier om zulke hoge niveaus in stand te houden was dat nieuw formaldehyde continu in de pluim werd geproduceerd.

De sporen van methaanafbraak achterhalen

Formaldehyde is een kortlevende tussenstap in de keten van reacties die methaan omzetten in kooldioxide en water. In afgelegen gebieden zonder sterke lokale vervuiling of branden, komt vrijwel al het formaldehyde van methaan. Door zorgvuldig het extra formaldehyde te kwantificeren en hoe snel zonlicht het verwijdert, kon het team terugrekenen hoe snel methaan in de pluim moet zijn afgebroken. Hun analyse wijst op ongeveer 900 metrische ton methaan geoxideerd per dag, met piekverliezen lokaal tot 60 deeltjes per miljard per dag — enorm vergeleken met normale stratosferische omstandigheden. Zoveel vernietiging impliceert dat de uitbarsting een grote dosis methaan hoog in de atmosfeer bracht en dat een uitzonderlijk krachtige chemische trigger dit aan het werk zette.

Een verborgen chloormotor in vulkanische as

Om het snelle methaanverlies te verklaren, bestudeerden de onderzoekers andere satellietmetingen binnen de pluim, waaronder chloorhoudende gassen en ozon. Ze concludeerden dat de methaanvernietiging grotendeels werd aangedreven door zeer reactieve chlooratomen, in plaats van alleen door de meer bekende hydroxylradicalen. Bekende chloor‑recyclingsroutes en cycli met broom konden niet genoeg chloor genereren om de waarnemingen te verklaren, zeker niet over meerdere dagen. In plaats daarvan stellen de auteurs voor dat fijne vulkanische asdeeltjes, gecoat met sulfaat en zeezout en met ijzer, fungeerden als microscopische chemische reactoren. Wanneer ze door zonlicht worden beschenen, kunnen ijzer en chloride op deze deeltjes uitbarstingen van reactief chloor produceren. Berekeningen met realistische hoeveelheden ijzer en deeltjesoppervlakte suggereren dat deze “ijzer–chloride fotochemie” waarschijnlijk voldoende chloorproductie kan handhaven, zelfs hoog in de stratosfeer.

Een nieuwe manier om methaanverwijdering vanuit de ruimte te volgen

Naast het verklaren van een ongebruikelijke vulkanische pluim, toont dit werk een nieuw instrument om te monitoren hoe snel methaan uit de atmosfeer wordt verwijderd. Omdat de methode formaldehyde via ultraviolet licht volgt, werkt ze goed boven oceanen, waar veel voorgestelde methoden om methaan te verwijderen zouden worden toegepast, maar waar directe methaanmetingen vanuit de ruimte lastig zijn. De auteurs laten zien dat hun satellietgebaseerde formaldehyde‑aanpak gevoelig genoeg was om het door Hunga Tonga veroorzaakte methaanverlies te detecteren, ook al was het veel kleiner dan sommige toekomstige technische ingrepen die worden besproken. Eenvoudig gezegd onthult de studie een verborgen chemische motor in een spectaculaire uitbarsting en biedt ze een praktische manier om te verifiëren of toekomstige pogingen om methaan uit de lucht te verwijderen daadwerkelijk werken.

Bronvermelding: van Herpen, M.M., De Smedt, I., Meidan, D. et al. Satellite quantification of enhanced methane oxidation applied to the stratospheric plume following Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption. Nat Commun 17, 3746 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72191-4

Trefwoorden: methaan, vulkaanuitbarsting, satellietwaarnemingen, atmosferische chemie, klimatemitigatie