External Surface Water Influence on Explosive Eruption Dynamics, With Implications for Stratospheric Sulfur Delivery and Volcano-Climate Feedback
Notice bibliographique
Résumé
Explosive volcanic eruptions can inject sulfur dioxide (SO2) into the stratosphere to form aerosol particles that modify Earth’s radiation balance and drive surface cooling. Eruptions involving interactions with shallow layers (≤500 m) of surface water and ice modify the eruption dynamics that govern the delivery of SO2 to the stratosphere. External surface water controls the evolution of explosive eruptions in two ways that are poorly understood: 1) by modulating the hydrostatic pressure within the conduit and at the vent, and 2) through the ingestion and mixing of external water, which governs fine ash production and eruption column buoyancy flux. To make progress, we couple one-dimensional models of conduit flow and atmospheric column rise through a novel “magma-water interaction” model that simulates the occurrence, extent and consequences of water entrainment depending on the depth of a surface water layer. We explore the effects of hydrostatic pressure on magma ascent in the conduit and gas decompression at the vent, and the conditions for which water entrainment drives fine ash production by quench fragmentation, eruption column collapse, or outright failure of the jet to breach the water surface. We show that the efficiency of water entrainment into the jet is the predominant control on jet behavior. For an increase in water depth of 50–100 m, the critical magma mass eruption rate required for eruption columns to reach the tropopause increases by an order of magnitude. Finally, we estimate that enhanced emission of fine ash leads to up to a 2-fold increase in the mass flux of particles < 125 μm to spreading umbrella clouds, together with up to a 10-fold increase in water mass flux, conditions that can enhance the removal of SO2 via chemical scavenging and ash sedimentation. On average, compared to purely magmatic eruptions, we suggest that hydrovolcanic eruptions will be characterized by reduced climate forcing. Our results suggest one possible mechanism for volcano-climate feedback: temporal changes with climate in surface distributions of water and ice may modify the relative global frequency or dominance of hydrovolcanic eruption processes, modulating, in turn, global patterns in volcano-climate forcing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».