Gosmökkurinn úr Eyjafjallajökli og samskipti hans við lofthjúpinn
Guðrún Nína Petersen, Halldór Björnsson og Þórður Arason
Fróðleikspistill þessi byggist á erindi sem flutt var á afmælisfundi Veðurstofunnar en þar fögnuðu starfsmenn 90 ára afmæli stofnunarinnar.
Eldgosið í Eyjafjallajökli stóð í 39 daga, frá 14. apríl til 23. maí 2010. Sprengivirkni var mikil á tveimur tímabilum, 14.-18. apríl og 4.-17. maí. Þá náði gosmökkurinn allt að 9 km hæð yfir sjávarmáli. Á milli þessara tímabila einkenndist gosið af hraunmyndun, lítilli sprengivirkni og gosmökkurinn var þá fremur veikur og náði sjaldan 4 km hæð yfir sjávarmáli. Í lok gossins, 18.-23. maí, dró jafnt og þétt úr gosvirkni.
Samskiptum gosmakkarins og andrúmsloftsins má skipta í tvo þætti, fjaráhrif og næráhrif.
Fjaráhrifin felast í flutningi ösku og annara agna með vindi frá eldfjallinu og því samspili lofts og makkar sem þá á sér stað. Hér er einkum átt við vind í efri loftlögum sem geta borið gosagnir langar leiðir. Aska frá Eyjafjallajökli barst í suðaustur- og austurátt til Bretlandseyja og meginlands Evrópu með vindi í 5-12 km hæð, eða einkum innan veðrahvolfsins. Kortið hér undir sýnir dæmigert vindafar í 300 hPa hæð á fyrstu dögum gossins.
Næráhrifin orsakast af því að lofthjúpurinn og samskipti hans við gosmökkinn ráða allmiklu um útlit og hæð gosmakkarins.
Að sumu leyti má hugsa sér að gosmekkir séu drullug klakkaský (sjá meðfylgjandi ljósmynd). Í gosmekkinum er öflugt uppstreymi og hann rís þar til hann nær flotjafnvægi, þ.e. eðlismassi er orðinn svipaður og loftsins í kring. Vegna skriðþunga síns kemst mökkurinn þó örlítið ofar (yfirskýtur) og myndar kúf fyrir ofan flotjafnvægishæðina. Við mjög öflugt uppstreymi getur gosmökkurinn náð allt að veðrahvörfum og í stórum eldgosum brotist í gegnum þau upp í heiðhvolfið. Meira um útbreiðslu gosösku má lesa í greinum Trausta Jónssonar: Lóðrétt útbreiðsla ösku og Hvert berst gosaska?.
Gosmekkir eru ský og í þeim er raki. Hann sérstaklega mikill þegar eldgosið bræðir jökul við upptök. Mikið úrfelli getur komið úr gosmökkum, að mestu leyti fast efni (öskufall). Dæmi eru þó um að öskueðju hafi rignt niður nærri eldstöðvum.
Innblöndun lofts á hliðum makkarins gefur mökknum það „
blómkálsútlit“
sem oft einkennir bólstra- og skúraský. Það loft sem blandast inn í mökkinn er einnig kaldara en mökkurinn sjálfur og blöndunin hefur því kælandi áhrif. Ef loftið sem umlykur mökkinn er rakara en sjálfur mökkurinn, losnar dulvarmaorka við innblöndunina. Mökkurinn kólnar þá minna með hæð heldur en þegar þurrt loft rís og við þetta hækkar flotjafnvægishæðin.
Veðrahvörfin eru mjög sterk hitahvörf þar sem loft er mjög stöðugt. Þau verka sem nokkurs konar lok á lóðrétta hreyfingu. Sömuleiðis er loftið í heiðhvolfinu mjög stöðugt og einungis kraftmikil sprengigos geta brotist upp fyrir veðrahvörfin eða hærra. Hitavörf neðar í veðrahvolfinu geta haft áhrif á hæð makkarins en einungis ef þau eru nálægt flotjafnvægishæðinni.
Gosmökkur Eyjafjallajökuls var vaktaður með vefmyndavélum, athugunum úr flugvélum, athugunum af jörðu niðri (sjá ljósmynd) og með veðursjá Veðurstofu Íslands. Samanburður á hæð gosmakkar séð með veðursjánni og háloftaathugunum gerðum tvisvar á dag á Keflavíkurflugvelli árið um kring, en fjórum sinnum á dag 16.-26. maí, gefa til kynna áhrif andrúmsloftsins og stöðugleika þess á gosmökkinn:
Í upphafi goss, 14.-16. apríl, var mjög hvass vindur í 5-10 km hæð sem virðist hafa haldið mekkinum niðri. Þrátt fyrir litlar breytingar á gosvirkni þessa daga náði gosmökkurinn einungis 5-6 km hæð þegar vindur var sem mestur. Þegar dró úr vindi náði hann í um 8 km hæð. Í upphafi hraunfasa gossins, 19.-24. apríl, var gosmökkurinn lágur en greinileg dægursveifla var í hæðinni. Leiða má líkur að því að hér hafi hitahvörf við efri mörk jaðarlagsins hindrað vöxt makkarins yfir nóttina. Þessi hitahvörf veiktust og hurfu þegar leið á daginn og náði þá mökkurinn hærra upp. Þessa dægursveiflu í makkarhæð má sjá í bæði veðursjágögnum svo og á myndum frá vefmyndavélum.
