Як потужні вулканічні виверження можуть викликати глобальне похолодання на кілька років
Найпотужніші вулканічні виверження не лише руйнують ландшафти. Вони активно охолоджують клімат протягом кількох років. Це тому, що вони викидають хімічні частки в атмосферу, цим фундаментально змінюючи її склад. Ці великі події виділяють велику кількість газів та попелу. Обидва елементи безпосередньо відповідають за кліматичні ефекти.
Вони можуть довго перебувати у тропосфері. Цей шар розташований на висоті від 5 до 15 км над рівнем моря. Протягом цього часу вони зменшують кількість сонячної радіації, яка досягає Землі. Температури знижуються. Навіть траєкторії руху погодних збурень змінюються.
Як аерозолі блокують сонячну радіацію
Діоксид сірки викидається у стратосферу. Цей шар знаходиться на висоті від 12 до 50 км. Там він поєднується з атмосферною водяною парою. Газ перетворюється на рідку сірчану кислоту. Вона стає аерозолем. Це дрібні тверді або рідкі частинки, що ширяють у повітрі.
На цій висоті сильні вітри. Вони забезпечують циркуляцію попелу та газів у всьому світі лише за три тижні. Проте негативний «радіаційний вплив» триває довше. Це процес, у якому частки блокують сонячну радіацію, не дозволяючи їй досягати Землі. Він може тривати від двох до трьох років.
Попіл також сприяє утворенню хмар. Це призводить до дощу. Ви, можливо, знаєте їх, як кислотні дощі.
Аерозолі поглинають і відбивають сонячну радіацію назад у космос. Стратосфера нагрівається на кілька градусів. У нижньому шарі атмосфери, тропосфері температура різко падає. Енергія, що поглинається від Землі, зменшується на 5–10 відсотків.
Глобальні температури можуть знизитись у місяці та роки, що йдуть за виверженням. Зниження варіюється від кількох десятих градусів до 1°C за найсильніших подій. Цей механізм пояснює, чому історія запам’ятовує певні виверження не тільки через руйнування, а й через холод, що послідував за ними. Повітря завмирає. Потім починається довга зима.
Вулкан Пінатубо: Падіння термометра
Найбільш яскравим прикладом того, як вулкан здатний реально змінювати глобальні кліматичні патерни є вулкан Пінатубо. 15 червня 1991 року на Філіппінах відбулося виверження вулкана. Обсяг вивергнутого матеріалу був разючим. За оцінками, гора викинула близько 20 мільйонів тонн діоксиду сірки (SO2) високо на стратосферу — на висоту до 20 кілометрів над поверхнею.
То був не просто дим. Це був хімічний захист.
Газ діоксиду сірки поширився і створив туман, що блокує сонячне світло. Залежно від розташування сонячна радіація зменшилася на 1–5%. Результатом стало вимірне похолодання. Середня температура Землі знизилася на 0,1–0,6 градусів за Цельсієм. У деяких місцях зниження становило 1,3 градуса Цельсія протягом наступних трьох років.
Похолодання не відбулося одночасно. Воно почалося у тропіках. Потім воно змістилося. Воно поширилося середні широти. Зрештою воно досягло високих широт. На те, щоб ця зміна охопила весь світ, знадобилося лише кілька років.
Виверження вулкана Пінатубо доводить, що масштабні вулканічні події можуть щонайменше тимчасово переважити інші кліматичні чинники.
Вчені використовують цю подію для розуміння того, як працюють атмосферні аерозолі. Вони діють як маленькі дзеркала у небі. Якщо розпорошити достатньо їх у верхні шари атмосфери, вони відбиватимуть тепло назад у космос. Це природна, хоч і жорстока, форма управління сонячною радіацією.
Дані щодо Пінатубо залишаються ключовим орієнтиром. Вони показують, як швидко кліматична система може реагувати на раптові зміни в атмосфері. І вони підкреслюють різницю між глобальними середніми значеннями та локальними ефектами.
Вулканічні виверження є частиною головоломки природної мінливості клімату. Але не кожне велике виверження змінює погоду.
Вчені вивчали закономірності минулих вивержень. Деякі з них призводили до «вулканічним зимам». Супервулкан Тоба в Індонезії вивергався 73 000 років тому. Він міг спровокувати льодовиковий період. В результаті відбулося масове скорочення чисельності населення та біорізноманіття.
Вплив на клімат залежить від кількох факторів. Має значення сила виверження. Має значення тривалість. Має значення висота попелової хмари. Найважливіше місце розташування.
Екватор проти високих широт
Виверження на екваторі робить більший вплив на клімат. Виверження вулкана Пінатубо на Філіппінах є яскравим прикладом. Попіл та аерозолі поширилися в обох півкулях. Це розподіляє охолодний ефект.
Виверження у високих широтах мають менший глобальний вплив. Вулкан Катмай на Алясці вивергався 1912 року. Він залишився переважно у своєму регіоні. Охолодження було обмеженим.
Розташування визначає масштаб поширення. Розповсюдження визначає вплив.
Бар’єр висоти
Не всі попелові хмари піднімаються досить високо, щоб бути значущими. Вулкан Ейяф’ядлайєкюдль в Ісландії зупинив авіасполучення в 2010 році. Він отримав широке висвітлення у національних ЗМІ. Але він не змінив клімату.
Попелова хмара досягла висоти лише 11 кілометрів. Це надто мало. Воно не увійшло до стратосфери. Частки впали назад надто швидко. Вони не заблокували достатньо сонячного світла.
Висота вирішує все.
Сюрприз Хунга-Тонга
Виверження Хунга-Тонга 15 січня 2022 було видовищним. Воно також було потужним. В атмосферу було викинуто 400 мільйонів кілограмів діоксиду сірки. Хмара досягла висоти 30 кілометрів.
Можна було б подумати, що це охолоне планету. Кафедра наук про Землю Університету Денісона не погоджується з цим. Вони стверджують, що виверження було недостатньо сильним, щоб знизити глобальні температури.
Обсяг викинутих газів був величезним. Висота була винятковою. Однак кліматичний відгук був приглушеним. Чому? Хімічний склад викиду міг компенсувати потенціал, що охолоджує. Або розподіл був нерівномірним. Дані свідчать, що значного охолодження не сталося.
Реальні наслідки
Розуміння цих аспектів допомагає нам прогнозувати майбутні ризики. Ми не можемо припускати, що кожне виверження приносить похолодання. Нам потрібно дивитись на деталі. Висота. Широта. Хімічний склад.
Кліматологія – це не лише розмір. Це контекст. Невелике виверження у правильному місці може мати більший вплив, ніж величезне виверження у неправильному місці.
Подія Хунга-Тонга нагадує нам, що природа складна. Прості правила не завжди застосовні. Ми спостерігаємо за небом. Ми вимірюємо хмари. Ми чекаємо, що буде далі.
Атмосфера не дбає про наші очікування. Вона реагує на фізику. А фізика рідко буває простою.
