Старая версия

Влияние вулканов на климат Земли

Влияние вулканов на климат Земли

Извержения вулканов являются главным источником попадания в атмосферу парниковых газов, а также мелких твёрдых частиц. Всё это существенным образом сказывается на колебаниях климата. И чем извержение сильнее, тем и влияние соответственно более ощутимое.


Приостановить на некоторое время рост глобальной температуры может только активная вулканическая деятельность. Давайте коротко разберём как именно. Для начала следует сказать, что силу извержения вулканов принято оценивать при помощи специального индекса VEI (Volcanic Explosivity Index), который основан на объёме извергнутого материала и может колебаться от 0 (для извержений, с объёмом выбросов менее 10 тыс. м³) до 8 (мегаколоссальное) — для извержений, выбрасывающих в атмосферу более 1000 км³ (1012 м³) пепла и высотой эруптивной колонны более 25 км. Основными веществами, поступающими в атмосферу во время извержений, является водяной пар, углекислый газ, сернистый газ (двуокись серы) и пепел. Глобально повлиять на земную атмосферу способны те извержения, во время которых вещество выбрасывается на высоты более 15-18 км, достигая стратосферы (слой атмосферы, располагающийся выше 16-17 км). Как правило, это извержения с индексом VEI от 5 и более. Ниже на рисунке схематически представлена реакция климатической системы на мощное вулканическое извержение. Как видно, процессы достаточно сложны и затрагивают не только атмосферу, но также гидросферу и биосферу. Именно поэтому в геологической истории Земли крупные массовые вымирания часто были связаны с мощнейшими вулканическими извержениями (например, пермское вымирание, случившееся около 252 млн. лет назад. Тогда из-за активной вулканической деятельности погибло 96% всех морских видов и 73% наземных видов позвоночных животных).

Попадая в большом количестве в стратосферу, продукты извержений могут там задерживаться на несколько лет, создавая "аэрозольный экран". Здесь нужно большее внимание обратить именно на сернистый газ (SO2), который в присутствии водяных паров окисляется до серной кислоты (H2SO4). Мельчайшие капельки этой кислоты образуют в атмосфере взвесь, которая может присутствовать до нескольких лет. Аэрозольный экран на время своего существования сокращает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, но одновременно, с ростом концентрации парниковых газов (прежде всего СО2), увеличивается и парниковый эффект. Всё же, действие экрана пересиливает конкурента и на некоторое время наблюдается снижение глобальной температуры в тропосфере (в то время как температура стратосферы наоборот возрастает). Вулканический мелкодисперсный пепел, проникая в стратосферу также участвует в уменьшении количества поступающей солнечной энергии, а в тропосфере он способствует формированию большего количества облачности, что дополнительно ослабляет инсоляцию (количество поступающей на земную поверхность солнечной энергии). Таким образом, вулканический пепел и взвесь серной кислоты увеличивает планетарное альбедо (отражательную способность). Количество осадков в период "вулканической зимы" как правило, заметно уменьшается, особенно в тропических и экваториальных регионах (за счёт снижения испаряемости). Однако, по мере разрушения такого экрана, глобальная температура вновь возвращается к прежнему значению, а иногда наблюдается ещё более стремительный рост, чем до извержения (за счёт поступивших объёмов углекислого газа во время извержения).

Эффект влияния на глобальную температуру хорошо заметен на графике от научного центра Berkeley Earth, специализирующемся на изменениях климата. Видно, как сразу после крупных вулканических извержений, глобальная температура снижалась примерно на 0,5 - 2 градуса, а затем возвращалась до прежнего или чуть более высокого уровня. Здесь красной линией показана упрощённая модель, выражающая среднюю глобальную температуру поверхности суши как линейную комбинацию сульфатных выбросов вулканов и логарифма концентрации CO2. Поэтому, в наше время большое внимание уделяется мониторингу сульфатных выбросов во время извержений, ведь от их количества напрямую зависит динамика термического режима нижней атмосферы Земли.

За последние примерно 450 лет в истории Земли произошло несколько серьёзных извержений, повлиявших на климат и даже на ход истории в некоторых случаях:

  1. 1600 год, 19 февраля — извержение вулкана Уайнапутина, Перу; 6 баллов VEI. Сильнейшее извержение вулкана в Южной Америке за историческое время, которое, по некоторым оценкам, вызвало общемировое понижение температуры и стало причиной неурожая в России 1601—1603 и начала Смутного времени.
  2. 1783 год — извержение вулкана Лаки, Исландия (19,6 км³ лавы). Вызванное извержением понижение температуры в северном полушарии привело в 1784 году к неурожаю и голоду в Европе.
  3. 1815 год — извержение вулкана Тамбора на острове Сумбава, сила достигла 7 баллов VEI; объём выбросов в атмосферу порядка 150—180 км³. Оно вызвало всемирное понижение средней температуры на 0,4—0,7 °C, а в некоторых областях — на 3—5 °C в течение 1816 года (т. н. «год без лета»).
  4. 1883 год — «целиком» взорвался вулкан Кракатау; объём выброса тефры составил 18 км³. Взрывная волна не менее 7 раз обошла земной шар, а звук извержения был слышен более чем за 4000 км от эпицентра!
  5. 1912 год — извержение вулкана Новарупта на Аляске силой 6 баллов, объём выбросов составил 17 км³, из которых на землю выпало около 11 км³. Столб пепла поднялся на 20 км, а звук был слышен за 1200 км.
  6. 1991 год — извержение вулкана Пинатубо на филиппинском острове Лусон силой 6 баллов, вызвавшее временное падение температуры на 0,5 °C. Было выброшено около 20 Мт сернистого ангидрида.
Подготовил: Игорь Кибальчич, кандидат географических наук, синоптик.
3,9/5 (8 оценок)

Не пропусти самое интересное!

Подписывайся на наши каналы в мессенджерах!

Публикации

Видео