Las erupciones volcánicas pueden tener un efecto masivo en el clima de la Tierra. Las cenizas volcánicas y los gases de la erupción de 1815 del Monte Tambora, Indonesia, por ejemplo, contribuyeron a que 1816 fuera el «año sin verano», con pérdidas de cosechas y hambrunas en todo el Hemisferio Norte. En 1991, la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas enfrió el clima durante unos 3 años.
Grandes erupciones volcánicas como Tambora y Pinatubo envían penachos de ceniza y gas a la atmósfera. Los aerosoles de sulfato de estos penachos dispersan la luz solar, reflejando parte de ella en el espacio. Esta dispersión calienta la estratosfera, pero enfría la troposfera (la capa más baja de la atmósfera de la Tierra) y la superficie de la Tierra.
«Lo que realmente importa es si se inyectan en la estratosfera.»
Ahora, una nueva investigación publicada en Nature Communications ha descubierto que el cambio climático podría aumentar el efecto de enfriamiento de grandes erupciones como estas, que generalmente ocurren un par de veces cada siglo. El estudio también encontró, sin embargo, que los efectos de enfriamiento de erupciones más pequeñas y frecuentes podrían reducirse drásticamente.
«Lo que realmente importa es si se inyectan en la estratosfera, es decir, a más de 16 kilómetros en los trópicos en las condiciones climáticas actuales y más cerca de 10 kilómetros en latitudes altas», explicó Thomas Aubry, geofísico de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y autor principal del nuevo estudio. «Si se inyectan a estas alturas, pueden permanecer en la atmósfera durante un par de años. Si se inyectan a altitudes más bajas, esencialmente van a ser lavados por la precipitación en la troposfera. El efecto climático solo durará unas pocas semanas.»
El poder de una erupción volcánica influye en la elevación a la que los gases ingresan a la atmósfera, con erupciones más fuertes que inyectan más aerosoles en la estratosfera. La flotabilidad de los gases también contribuye a la elevación a la que se asientan en la atmósfera. El cambio climático podría afectar a esta flotabilidad: A medida que la atmósfera se calienta, se vuelve menos densa, aumentando la elevación a la que los aerosoles alcanzan una flotabilidad neutra.
Montura de modelado Pinatubo
Aubry y sus colegas utilizaron modelos de penachos climáticos y volcánicos para simular lo que sucede con los aerosoles emitidos por una erupción volcánica en el clima actual y cómo podría cambiar para fines de siglo con el calentamiento global continuo. En sus modelos, todas las erupciones ocurrieron en el Monte Pinatubo.
Encontraron que para erupciones de magnitud moderada, la altura a la que los aerosoles de sulfato se asientan en la atmósfera seguía siendo la misma en un clima más cálido. Pero el efecto de enfriamiento de tales erupciones se redujo en alrededor de un 75%. Esta discrepancia tiene menos que ver con las emisiones volcánicas que con la atmósfera: se prevé que la altura de la estratosfera aumente con el cambio climático. Por lo tanto, es más probable que los aerosoles de erupciones volcánicas moderadas permanezcan en la troposfera y sean eliminados por la lluvia, reduciendo su potencia.
Los penachos volcánicos se elevarán alrededor de 1,5 kilómetros más alto en la estratosfera en un clima más cálido.
Para erupciones grandes, los modelos indicaron que los penachos volcánicos se elevarán alrededor de 1,5 kilómetros más alto en la estratosfera en un clima más cálido. Este cambio en la elevación dará lugar a que los aerosoles se propaguen más rápido por todo el mundo. Este aumento en la propagación de aerosoles se debe principalmente a una aceleración prevista de la circulación Brewer-Dobson, que mueve el aire en la troposfera hacia arriba en la estratosfera y luego hacia los polos. El cambio en la circulación Brewer-Dobson está asociado con el cambio climático.
Además de mejorar el efecto de enfriamiento global de los aerosoles, el aumento en la propagación de aerosoles reduce la velocidad a la que las partículas de sulfato chocan entre sí y crecen. Esto aumenta aún más su efecto de enfriamiento al permitirles reflejar mejor la luz solar.
«Hay un punto dulce en términos del tamaño de estas partículas diminutas y brillantes donde son muy eficientes para dispersar la luz solar», explicó Anja Schmidt, científica atmosférica de la Universidad de Cambridge y coautora del artículo. «Sucede que en este escenario de calentamiento global que simuló, estas partículas crecen cerca del tamaño donde son muy eficientes en términos de dispersión.»
«Encontramos que el forzamiento radiativo (la cantidad de energía eliminada del sistema planetario por el aerosol volcánico) sería un 30% mayor en el clima cálido, en comparación con el clima actual», dijo Aubry. «Entonces sugerimos que amplificaría el enfriamiento de la superficie en un 15%.»
Stefan Brönnimann, un científico del clima de la Universidad de Berna que no participó en la nueva investigación, dijo que el estudio es interesante porque «nos hace pensar en los procesos involucrados de una manera nueva.»
Brönnimann señaló, sin embargo, que las simulaciones limitaban sus modelos a las erupciones del Monte Pinatubo en el verano. Sería interesante ver si las conclusiones aún se mantienen para erupciones en diferentes latitudes y en diferentes estaciones, dijo.
Una Estratosfera Cambiante
Es difícil decir si el enfriamiento amplificado de grandes erupciones volcánicas o la disminución del enfriamiento de erupciones más pequeñas tendrán un efecto neto en el clima, dijo Aubry.
Schmidt dijo que los aumentos actuales en la frecuencia e intensidad de los incendios forestales también podrían alterar los efectos climáticos de las erupciones volcánicas porque están afectando la composición de la estratosfera. «Realmente hay mucha contaminación por aerosoles en la estratosfera, probablemente a una escala que nunca antes habíamos visto.»
—Michael Allen ([email protected]), Science Writer
Cita:
Allen, M. (2021), Climate change will alter cooling effects of volcanic eruptions, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Publicado el 20 de septiembre de 2021.