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Tracking the Sulfur Dioxide from Calbuco, acquired April 25, 2015, Late on April 22, 2015, Calbuco volcano in southern Chile awoke from four decades of slumber with an explosive eruption. Ash and pumice particles were lofted high into the atmosphere, and the debris has been darkening skies and burying parts of Chile, Argentina, and South America for nearly a week. Along with 210 million cubic meters of ash and rock, the volcano has been spewing sulfur dioxide (SO2) and other gases.

Near the land surface, sulfur dioxide is a acrid-smelling gas that can cause respiratory problems in humans and animals. Higher in the atmosphere, it can have an effect on climate. When SO2 reacts with water vapor, it creates sulfate aerosols that can linger for months or years. Those small particles can have a cooling effect by reflecting incoming sunlight.

The images above show the average concentration of sulfur dioxide over South America and surrounding waters between from April 23–26, 2015. The maps were made with data from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) on NASA’s Aura satellite. Like ozone, atmospheric sulfur dioxide is sometimes measured in Dobson Units. If you could compress all the sulfur dioxide in a column of atmosphere into a single layer at the Earth’s surface at 0 degrees Celsius, one Dobson Unit would be 0.01 millimeters thick and would contain 0.0285 grams of sulfur dioxide per square meter.

On the maps above, data appear in stripes or swaths, revealing the areas observed (colored) or not observed (clear) by Aura on a given day. Note how the plume moves north and east with the winds. By April 28, the plume of SO2 had reached the Indian Ocean.

“Satellite sulfur dioxide data are critical for understanding the impacts of volcanic eruptions on climate,” said Simon Carn, a part of the OMI team and professor at the Michigan Technological University. “Climate modelers need estimates of SO2 mass and altitude to run their models and accurately predict the atmospheric and climate impacts of volcanic eruptions. SO2 plume images also provide unique insights into the atmospheric transport and dispersion of trace gases in the atmosphere, and on upper atmospheric winds.”

So far, Calbuco has released an estimated 0.3 to 0.4 teragrams (0.3 to 0.4 million tons) of SO2 into the atmosphere. The gas was injected into the stratosphere (as high as 21 kilometers), where it will last much longer and travel much farther than if released closer to the surface. The SO2 will gradually convert to sulfate aerosol particles. However, it is not clear yet if there will be a cooling effect from this event.

The SO2 total is much lower than the recent Holuhraun eruption, which released about 11–12 teragrams, or 30 to 40 times more than Calbuco. “But the SO2 from Holuhraun was emitted over several months and was mostly confined to the lower troposphere, limiting its climate impacts,” Carn noted. “In terms of climate impacts, Calbuco is probably more significant due to the stratospheric SO2 injection.”

The natural color image below, acquired on April 25 by the Advanced Land Imager on NASA’s Earth Observing-1 satellite, shows Calbuco’s plume rising above the cloud deck over Chile.

“Although a single eruption of this size is unlikely to have a measurable effect on climate,” Carn added, “recent work suggests that the cumulative effects of multiple volcanic eruptions of this size in the past decade may have slowed the rate of global warming due to the stratospheric sulfate aerosols produced.”

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NASA Earth Observatory (2015, April 24) Calbuco Volcano Erupts. Accessed April 28, 2015.
Volcanic Degassing (2015, April 27) Volcan Calbuco: what do we know so far? Accessed April 28, 2015.
BBC (2015, April 27) Chile’s Calbuco volcano covers town of Enseneda in ash. Accessed April 28, 2015.
International Disasters Charter (2015, April 23) Calbuco Volcano in Chile. Accessed April 28, 2015.
Santer, B. et al. (2014) Volcanic contribution to decadal changes in tropospheric temperature. Nature Geoscience (7) 185–189.
Strange Sounds (2015) Sulfur dioxide plume blasted by Calbuco volcano creates unusual sunsets. Accessed April 28, 2015.
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2015年4月25日にカルブコから買収されたカルブコの硫黄二酸化物追跡、2015年4月のカルブコの噴火の2次硫黄排出量、比較ホルフラウンのSO2排出量、2015年のカルブコの噴火の衛星写真、チリの噴火の噴火列、2015年の火山噴火の衛星写真
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2015年4月25日にカルブコから硫黄酸化物の追跡が完了し、2015年4月22日にチリ南部のカルブコ火山が爆発的な噴火で40年のスランバーから目覚めた。灰と軽石の粒子は大気中に高く打ち上げられ、破片は空を暗くし、チリ、アルゼンチン、南アメリカの一部の部分を約1週間にわたって埋めている。火山は2億1000万立方メートルの火山灰と岩石とともに、二酸化硫黄(SO2)およびその他のガスを噴出しています。陸地表面近くでは、二酸化硫黄は人や動物の呼吸器に問題を引き起こす可能性のある悪臭ガスである。大気が高くなると、気候に影響を及ぼす可能性がある。SO2は水蒸気と反応すると、数ヵ月または数年も長持ちする硫酸エアロゾルを生成する。これらの小さな粒子は入射する太陽光を反射することにより冷却効果を持つ。上記の画像は、2015年4月23日から26日までの南米および周辺の海域の平均濃度を示している。地図は、NASAのオーラ衛星上のオゾン監視装置のデータを使用して作成されました。オゾンと同様に、二酸化硫黄はドブソン単位で測定されることがあります。大気の列にあるすべての二酸化硫黄を0°Cで地表の単一の層に圧縮できる場合、1ドブソン単位は0.01ミリメートル厚く、1平方メートルあたり0.0285グラムの二酸化硫黄を含む。上の地図では、データはストライプやスワスに表示され、Auraが観測した領域が特定の日に表示される。風とともに北と東を移動する。4月28日までに、SO2のプルームはインド洋に到達した。OMIチームの一員でありミシガン工科大学の教授であるサイモン・カーンは、「火山噴火が気候に与える影響を理解するためには、二酸化硫黄のデータが重要である」と述べた。「気候モデリング担当者は、火山噴火の大気と気候の衝突を正確に予測するために、SO2質量と高度の推定値を必要とします。SO2プルーム画像は、大気中の微量のガスの輸送と分散、および上層大気風に関する独自の洞察を提供する。これまでのところ、カルブコはSO2の推定0.3～0.4テラグラムを大気中に放出している。ガスは成層圏に注入され、地表近くまで放出されるよりもずっと長く、はるかに遠くまで移動する。SO2は硫酸エアロゾル粒子に徐々に変換される。しかし、この出来事から冷却効果があるかどうかはまだ明らかではない。SO2の総計は、カルブコの約11-12テラグラム、またはカルブコの約30〜40倍の噴火を引き起こした最近のホルフラウン火山噴火よりもはるかに低い。「しかし、ホルフラウンからのSO2は数ヶ月にわたって放出され、ほとんどが対流圏の下層に限定され、気候への影響を制限」とカーンは述べた。「気候の影響に関しては、カルブコは層圏SO2注入によりおそらくより重要である」。NASAの地球観測-1衛星のアドバンスト・ランド・イメージャーが4月25日に取得した下の自然色の画像は、チリ上空の雲のデッキの上にカルブコのプルームが上昇していることを示している。「この規模の単一の噴火は気候変動に測定可能な影響を与える可能性は低いが、」 カーンは、「最近の研究は、この規模の複数の火山噴火の累積的な効果が、成層圏の硫酸エアロゾルが生成されたことにより、地球温暖化速度を遅らせた可能性があることを示唆している」と付け加えた。NASA地球観測所の定期閲覧2015年4月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。火山爆発(2015年4月27日) 火山カルブコ:これまでのところ、私たちはどう知っているのですか?2015年4月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。BBC(2015年4月27日)チリのカルブコ火山が灰のエンセンダの町をカバーしている。2015年4月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。国際災害憲章(2015年4月23日) チリのカルブコ火山。2015年4月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。サンテール、B. et al. 。対流圏温度の十日月型変化に対する火山作用自然地球科学奇妙な音(2015)カルブコ火山によって吹き飛ばされた二酸化硫黄の噴煙は、珍しい日没を生み出します。2015年4月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
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