화산폭발은 지구 기후에 막대한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 인도네시아 탐보라 산의 1815 년 분화로 인한 화산재와 가스는 1816 년에 북반구를 가로 질러 농작물과 기근이 발생한”여름이 없는 해”에 기여했습니다. 1991 년 필리핀의 피나투보 산의 분화는 약 3 년 동안 기후를 냉각 시켰습니다.
탐보라와 피나투보와 같은 큰 화산 폭발은 화산재와 가스 기둥을 대기 중으로 보냅니다. 이 깃털의 황산염 에어로졸은 햇빛을 분산시켜 그 중 일부를 우주로 반사시킵니다. 이 산란은 성층권을 따뜻하게하지만 대류권(지구 대기의 가장 낮은 층)과 지구 표면을 냉각시킵니다.
“정말로 중요한 것은 이것이 성층권에 주입되는지 여부입니다.”
이제 자연 통신에 발표 된 새로운 연구는 기후 변화는 일반적으로 몇 번 매 세기 발생이 같은 큰 폭발의 냉각 효과를 증가시킬 수 있다는 것을 발견했다. 이 연구는 또한 더 작고 빈번한 분출의 냉각 효과가 극적으로 감소 될 수 있음을 발견했습니다.
“정말로 중요한 것은 이들이 성층권에 주입되는지 여부입니다—즉,현재의 기후 조건 하에서 열대 지방에서 16 킬로미터 이상,고위도에서 10 킬로미터에 가깝다”고 영국의 캠브리지 대학의 지구 물리학 자이자 새로운 연구의 수석 저자 인 토마스 오브리는 설명했다. “이 고도에 주입하는 경우,그들은 몇 년 동안 대기에 머물 수 있습니다. 그들은 낮은 고도에서 주입하는 경우,그들은 본질적으로 대류권에서 강수량에 의해 세척 될 것입니다. 기후 효과는 몇 주 동안 만 지속될 것입니다.”
화산 폭발의 힘은 가스가 대기로 유입되는 고도에 영향을 미치며,강한 분출은 성층권에 더 많은 에어로졸을 주입합니다. 가스의 부력은 또한 대기권에 정착하는 고각에 공헌한다. 기후 변화는 이러한 부력에 영향을 미칠 수 있습니다:대기가 따뜻해지면 밀도가 낮아져 에어로졸이 중성 부력에 도달하는 고도가 증가합니다.
피나투보 산 모델링
오브리와 그의 동료들은 기후와 화산 기둥의 모델을 사용하여 현재 기후에서 화산 폭발로 방출되는 에어로졸에 어떤 일이 일어나고 그것이 지구 온난화가 계속되면서 세기 말까지 어떻게 변할 수 있는지 시뮬레이션했습니다. 그들의 모델에서 모든 폭발은 피나투보 산에서 발생했습니다.
그들은 중간 크기의 분출에 대해 황산염 에어로졸이 대기 중에 정착하는 높이가 따뜻한 기후에서 동일하게 유지된다는 것을 발견했다. 그러나 그러한 분출의 냉각 효과는 약 75%감소했습니다. 이 불일치는 화산 배출과 관련이 적고 대기와 더 관련이 있습니다:성층권의 높이는 기후 변화에 따라 증가 할 것으로 예상됩니다. 따라서 온건 한 화산 분출로 인한 에어로졸은 대류권에 남아 비에 의해 제거 될 가능성이 더 높아져 효능을 감소시킵니다.
화산 기둥은 따뜻한 기후에서 성층권에서 약 1.5 킬로미터 더 높아질 것입니다.
큰 폭발의 경우,모델은 화산 깃털이 따뜻한 기후에서 성층권에서 약 1.5 킬로미터 더 높아질 것이라고 지적했다. 이 고도 변화는 에어로졸이 전 세계적으로 더 빨리 퍼지는 결과를 가져올 것입니다. 에어로졸 확산의 증가는 주로 브루어-돕슨 순환의 예측 가속에 기인하며,이는 대류권의 공기를 성층권으로 위쪽으로 이동시킨 다음 극을 향해 이동시킵니다. 브루어 돕슨 순환의 변화는 기후 변화와 관련이 있습니다.
에어로졸의 글로벌 냉각 효과를 향상시키는 것 외에도,에어로졸 확산의 증가는 황산염 입자가 서로 부딪쳐 성장하는 속도를 감소시킵니다. 이것은 더 나은 햇빛을 반영 할 수 있도록함으로써 자신의 냉각 효과를 증가시킨다.
캠브리지 대학의 대기 과학자이자 논문의 공동 저자 인 안자 슈미트는”이 작고 반짝이는 입자들의 크기 측면에서 매우 효율적인 햇빛 산란이있다”고 설명했다. “이 지구 온난화 시나리오에서 시뮬레이션 된이 입자들은 산란 측면에서 매우 효율적인 크기에 가깝게 자랍니다.”
“우리는 복사 강제력(화산 에어로졸에 의해 행성 시스템에서 제거 된 에너지의 양)이 현재의 기후에 비해 따뜻한 기후에서 30%더 클 것이라는 것을 발견했다”고 오브리는 말했다. “그럼 우리는 15%의 표면 냉각을 증폭 것이 좋습니다.”
새로운 연구에 참여하지 않은 베른 대학의 기후 과학자 인 스테판 브르타뉴 니만은이 연구가 흥미 롭다고 말했다.”그것은 우리가 새로운 방식으로 관련된 과정에 대해 생각하게합니다.”
그러나,시뮬레이션은 그들의 모델을 여름에 피나투보 산의 분출로 제한한다고 지적했다. 결론은 여전히 다른 위도와 다른 계절에 분화에 대한 개최 여부를 확인하는 것이 흥미로운 일이 될 것이다,그는 말했다.
변화하는 성층권
큰 화산 폭발로 인한 증폭 된 냉각 또는 작은 분출로 인한 냉각 감소가 기후에 순 영향을 미칠지 여부를 말하기는 어렵다고 오브리는 말했다.
슈미트는 산불의 빈도와 강도의 현재 증가는 또한 성층권의 구성에 영향을 미치기 때문에 화산 분출의 기후 영향을 바꿀 수 있다고 말했다. “성층권에는 정말 많은 에어로졸 오염이 있으며,아마도 우리가 전에 본 적이없는 규모 일 것입니다.”
—마이클 앨런([email protected] 기후 변화는 화산 폭발의 냉각 효과를 변화시킬 것이다.,에오스,102,https://doi.org/10.1029/2021EO163297. 첫 게시 20 9 월 2021.