sopečné erupce mohou mít obrovský vliv na klima Země. Sopečný popel a plyny z erupce Mount Tambora v Indonésii z roku 1815 například přispěly k tomu, že rok 1816 byl „rokem bez léta“, s neúrodami a hladomory na severní polokouli. V roce 1991 erupce hory Pinatubo na Filipínách ochladila klima asi 3 roky.
velké sopečné erupce jako Tambora a Pinatubo posílají oblaky popela a plynu vysoko do atmosféry. Síranové aerosoly z těchto oblaků rozptylují sluneční světlo a odrážejí některé z nich zpět do vesmíru. Tento rozptyl ohřívá stratosféru, ale ochlazuje troposféru (nejnižší vrstvu zemské atmosféry) a zemský povrch.
„opravdu záleží na tom, zda jsou injektovány do stratosféry.“
nyní nový výzkum publikovaný v Nature Communications zjistil, že změna klimatu by mohla zvýšit chladicí účinek velkých erupcí, jako jsou tyto, které se obvykle vyskytují několikrát každé století. Studie však také zjistila, že chladicí účinky menších, častějších erupcí by mohly být dramaticky sníženy.
„opravdu záleží na tom, zda jsou vstřikovány do stratosféry-to znamená nad 16 kilometrů v tropech za současných klimatických podmínek a blíže k 10 kilometrům ve vysokých zeměpisných šířkách,“ vysvětlil Thomas Aubry, geofyzik na University of Cambridge ve Velké Británii a hlavní autor nové studie. „Pokud jsou injektovány v těchto nadmořských výškách, mohou zůstat v atmosféře několik let. Pokud jsou injektovány v nižších nadmořských výškách, budou v podstatě vyplaveny srážkami v troposféře. Klimatický efekt bude trvat jen několik týdnů.“
síla sopečné erupce ovlivňuje výšku, při které plyny vstupují do atmosféry, se silnějšími erupcemi vstřikujícími více aerosolů do stratosféry. Vztlak plynů také přispívá k nadmořské výšce, ve které se usazují v atmosféře. Změna klimatu by mohla ovlivnit tento vztlak: jak se atmosféra zahřívá, stává se méně hustou, což zvyšuje výšku, při které aerosoly dosahují neutrálního vztlaku.
modelování hory Pinatubo
Aubry a jeho kolegové použili modely klimatických i sopečných oblaků k simulaci toho, co se stane s aerosoly emitovanými sopečnou erupcí v současném klimatu a jak by se to mohlo změnit do konce století s pokračujícím globálním oteplováním. Ve svých modelech se všechny erupce vyskytly na hoře Pinatubo.
zjistili, že u erupcí střední velikosti zůstala výška, ve které se síranové aerosoly usazují v atmosféře, v teplejším klimatu stejná. Chladicí účinek takových erupcí byl však snížen přibližně o 75%. Tento rozpor má méně co do činění se sopečnými emisemi a více co do činění s atmosférou: předpokládá se, že výška stratosféry se bude zvyšovat se změnou klimatu. Aerosoly z mírných sopečných erupcí proto s větší pravděpodobností zůstanou v troposféře a budou odstraněny deštěm, což sníží jejich účinnost.
sopečné oblaky stoupnou ve stratosféře v teplejším klimatu asi o 1,5 kilometru výše.
u velkých erupcí modely naznačovaly, že sopečné oblaky stoupnou ve stratosféře v teplejším klimatu asi o 1, 5 kilometru výše. Tato změna výšky bude mít za následek rychlejší šíření aerosolů po celém světě. Toto zvýšení šíření aerosolu je způsobeno hlavně předpokládaným zrychlením cirkulace Brewer-Dobson, který pohybuje vzduch v troposféře nahoru do stratosféry a poté směrem k pólům. Změna cirkulace Brewer-Dobson je spojena se změnou klimatu.
kromě zvýšení globálního chladicího účinku aerosolů snižuje zvýšení šíření aerosolu rychlost, jakou částice síranu narážejí na sebe a rostou. To dále zvyšuje jejich chladicí účinek tím, že jim umožňuje lépe odrážet sluneční světlo.
“ existuje sladká skvrna, pokud jde o velikost těchto malých a lesklých částic, kde jsou velmi účinné při rozptylu slunečního světla,“ vysvětlila Anja Schmidt, atmosférická vědkyně na University of Cambridge a spoluautorka článku. „Stává se, že v tomto scénáři globálního oteplování, který simuloval, tyto částice rostou blízko velikosti, kde jsou velmi účinné z hlediska rozptylu.“
“ zjistili jsme, že radiační síla (množství energie odebrané z planetárního systému sopečným aerosolem) by byla v teplém klimatu o 30% větší ve srovnání se současným klimatem,“ řekl Aubry. „Pak navrhujeme, že by to zesílilo povrchové chlazení o 15%.“
Stefan Brönnimann, klimatolog na univerzitě v Bernu, který se nepodílel na novém výzkumu, uvedl, že studie je zajímavá, protože „nás nutí přemýšlet o procesech zapojených novým způsobem.“
Brönnimann však poznamenal, že simulace omezily své modely na erupce hory Pinatubo v létě. Bylo by zajímavé zjistit, zda závěry stále platí pro erupce v různých zeměpisných šířkách a v různých ročních obdobích, řekl.
měnící se Stratosféra
je obtížné říci, zda zesílené chlazení z velkých sopečných erupcí nebo snížení chlazení z menších erupcí bude mít čistý vliv na klima, řekl Aubry.
Schmidt uvedl, že současné zvýšení frekvence a intenzity lesních požárů může také změnit klimatické účinky sopečných erupcí, protože ovlivňují složení stratosféry. „Ve stratosféře je opravdu hodně aerosolového znečištění, pravděpodobně v měřítku, které jsme nikdy předtím neviděli.“
– Michael Allen ([email protected]), Science Writer
citace:
Allen, m. (2021), změna klimatu změní chladicí účinky sopečných erupcí, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Zveřejněno 20. září 2021.