Вплив вулканів на клімат Землі

Вплив вулканів на клімат Землі

Виверження вулканів є основним джерелом потрапляння в атмосферу парникових газів, а також дрібних твердих частинок. Все це істотно позначається на коливаннях клімату. І чим виверження сильніше, тим і вплив відповідно більш відчутний


Зупинити на деякий час зростання глобальної температури може лише активна вулканічна діяльність. Давайте коротко розберемо як саме. Для початку слід сказати, що силу виверження вулканів прийнято оцінювати за допомогою спеціального індексу VEI (Volcanic Explosivity Index), який ґрунтується на об'ємі вивергнутого матеріалу і може коливатися від 0 (для вивержень, з обсягом викидів менше 10 тис. м3) до 8 (мегаколосальне) - для вивержень, що викидають в атмосферу більше 1000 км (1012 м) попелу і висотою еруптивної колони більше 25 км. Основними речовинами, що надходять в атмосферу під час вивержень, є водяна пара, вуглекислий газ, сірчистий газ (двоокис сірки) та попіл. Глобально вплинути на земну атмосферу здатні ті виверження, під час яких речовина викидається на висоту понад 15-18 км, досягаючи стратосфери (шар атмосфери, що знаходиться вище 16-17 км). Як правило, це виверження з індексом VEI від 5 і більше. Нижче малюнку схематично представлена реакція кліматичної системи на потужне вулканічне виверження. Як видно, процеси досить складні і торкаються не тільки атмосфери, але також гідросфери та біосфери. Саме тому в геологічній історії Землі великі масові вимирання часто були пов'язані з найпотужнішими вулканічними виверженнями (наприклад, пермське вимирання, що трапилося близько 252 млн. років тому. Тоді через активну вулканічну діяльність загинуло 96% всіх морських видів та 73% наземних видів хребетних тварин).

Потрапляючи у великій кількості до стратосфери, продукти вивержень можуть там затримуватися на кілька років, створюючи «аерозольний екран». Тут потрібно більше уваги звернути саме на сірчистий газ (SO2), який у присутності водяної пари окислюється до сірчаної кислоти (H2SO4). Найдрібніші крапельки цієї кислоти утворюють в атмосфері суспензію, яка може бути до декількох років. Аерозольний екран на час свого існування скорочує кількість сонячної радіації, що досягає поверхні Землі, але водночас зі зростанням концентрації парникових газів (насамперед СО2) збільшується і парниковий ефект. Тим не менш, дія екрану пересилує конкурента і на деякий час спостерігається зниження глобальної температури в тропосфері (тоді як температура стратосфери навпаки зростає). Вулканічний дрібнодисперсний попіл, проникаючи в стратосферу також бере участь у зменшенні кількості сонячної енергії, що надходить, а в тропосфері він сприяє формуванню більшої кількості хмарності, що додатково послаблює інсоляцію (кількість сонячної енергії, що надходить на земну поверхню). Таким чином, вулканічний попіл і завис сірчаної кислоти збільшує планетарне альбедо (відбивну здатність). Кількість опадів у період «вулканічної зими» як правило, помітно зменшується, особливо в тропічних та екваторіальних регіонах (за рахунок зниження випаровуваності). Однак, у міру руйнування такого екрану, глобальна температура знову повертається до колишнього значення, а іноді спостерігається ще більш стрімке зростання, ніж до виверження (за рахунок обсягів вуглекислого газу, що надійшли, під час виверження).

Ефект впливу на глобальну температуру добре помітний на графіку від наукового центру Berkeley Earth, що спеціалізується на змінах клімату. Видно, як відразу після великих вулканічних вивержень, глобальна температура знижувалася приблизно на 0,5 - 2 градуси, а потім поверталася до колишнього чи трохи вищого рівня. Тут червоною лінією показано спрощену модель, що виражає середню глобальну температуру поверхні суші як лінійну комбінацію сульфатних викидів вулканів та логарифму концентрації CO2. Тому в наш час велика увага приділяється моніторингу сульфатних викидів під час вивержень, адже від їхньої кількості безпосередньо залежить динаміка термічного режиму нижньої атмосфери Землі.

За останні приблизно 450 років в історії Землі відбулося кілька серйозних вивержень, що вплинули на клімат і навіть на перебіг історії у деяких випадках:

  1. 1600, 19 лютого - виверження вулкана Уайнапутіна, Перу; 6 балів VEI. Найсильніше виверження вулкана в Південній Америці за історичний час, яке, за деякими оцінками, викликало загальносвітове зниження температури і спричинило неврожай у Росії 1601-1603 і початку Смутного часу.
  2. 1783 - виверження вулкана Лакі, Ісландія (19,6 км лави). Викликане виверженням зниження температури у північній півкулі призвело 1784 року до неврожаю і голоду Європі.
  3. 1815 - виверження вулкана Тамбора на острові Сумбава, сила досягла 7 балів VEI; обсяг викидів у повітря близько 150-180 км³. Воно викликало всесвітнє зниження середньої температури на 0,4-0,7 °C, а деяких областях - на 3-5 °C протягом 1816 року (т. зв. «рік без літа»).
  4. 1883 - «цілком» вибухнув вулкан Кракатау; обсяг викиду тефри становив 18 км³. Вибухова хвиля не менше 7 разів обійшла земну кулю, а звук виверження було чутно більш ніж за 4000 км від епіцентру!
  5. 1912 - виверження вулкана Новарупта на Алясці силою 6 балів, обсяг викидів склав 17 км, з яких на землю випало близько 11 км. Стовп попелу піднявся на 20 км, а звук було чутно за 1200 км.
  6. 1991 - виверження вулкана Пінатубо на філіппінському острові Лусон силою 6 балів, що викликало тимчасове падіння температури на 0,5 °C. Було викинуто близько 20 Мт сірчистого ангідриду.
Підготував: Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.
4,5/5 (74 оцінок)

Не пропусти найцікавіше!

Підписуйся на наші канали в месенджерах!

Публикации

Відео