a vulkánkitörések hatalmas hatással lehetnek a Föld éghajlatára. Például az indonéziai Tambora-hegy 1815-ös kitöréséből származó vulkáni hamu és gázok hozzájárultak ahhoz, hogy 1816 a “nyár nélküli év” legyen, az északi féltekén terméskiesésekkel és éhínségekkel. 1991-ben a Pinatubo-hegy kitörése a Fülöp-szigeteken körülbelül 3 évig lehűtötte az éghajlatot.
az olyan nagy vulkánkitörések, mint a Tambora és a Pinatubo, hamut és gázt juttatnak a légkörbe. Ezekből a tollakból származó szulfát aeroszolok szétszórják a napfényt, visszaverve annak egy részét az űrbe. Ez a szóródás felmelegíti a sztratoszférát, de hűti a troposzférát (a Föld légkörének legalacsonyabb rétegét) és a Föld felszínét.
“ami igazán számít, hogy ezeket befecskendezik-e a sztratoszférába.”
most a Nature Communications-ben megjelent új kutatások azt találták, hogy az éghajlatváltozás fokozhatja az ilyen nagy kitörések hűtési hatását, amelyek általában évszázadonként néhányszor fordulnak elő. A tanulmány azonban azt is megállapította, hogy a kisebb, gyakoribb kitörések hűtési hatásai drámaian csökkenthetők.
“ami igazán számít, hogy ezeket a sztratoszférába injektálják-vagyis a trópusokon a jelenlegi éghajlati viszonyok között 16 kilométer felett, a magas szélességi fokokon pedig közelebb 10 kilométernél” – magyarázta Thomas Aubry, az Egyesült Királyság Cambridge-i Egyetem geofizikusa, az új tanulmány vezető szerzője. “Ha ezeket a magasságokat injektálják, akkor néhány évig a légkörben maradhatnak. Ha alacsonyabb magasságban injektálják őket, akkor lényegében a troposzférában lévő Csapadék mossa ki őket. Az éghajlati hatás csak néhány hétig tart.”
a vulkánkitörés ereje befolyásolja azt a magasságot, amelyen a gázok belépnek a légkörbe, az erősebb kitörések több aeroszolt injektálnak a sztratoszférába. A gázok felhajtóereje szintén hozzájárul ahhoz a magassághoz, amelyen a légkörbe telepednek. Az éghajlatváltozás befolyásolhatja ezt a felhajtóerőt: ahogy a légkör felmelegszik, kevésbé sűrűvé válik, növelve azt a magasságot, amelyen az aeroszolok semleges felhajtóerőt érnek el.
Pinatubo-hegy modellezése
Aubry és kollégái mind az éghajlat, mind a vulkáni tollak modelljeit használták annak szimulálására, hogy mi történik a vulkánkitörés által kibocsátott aeroszolokkal a jelenlegi éghajlatban, és hogyan változhat ez a század végére a folyamatos globális felmelegedés miatt. Modelljeikben az összes kitörés a Pinatubo-hegyen történt.
azt találták, hogy közepes nagyságrendű kitörések esetén a szulfát aeroszolok légkörbe telepedésének magassága melegebb éghajlaton változatlan maradt. De az ilyen kitörések hűtő hatása körülbelül 75% – kal csökkent. Ennek az eltérésnek kevesebb köze van a vulkáni kibocsátásokhoz, sokkal inkább a légkörhöz: a sztratoszféra magassága várhatóan növekszik az éghajlatváltozással. A mérsékelt vulkánkitörésekből származó aeroszolok ezért nagyobb valószínűséggel maradnak a troposzférában, és az eső eltávolítja őket, csökkentve hatékonyságukat.
a vulkanikus tollak melegebb éghajlaton körülbelül 1, 5 kilométerrel magasabbra emelkednek a sztratoszférában.
nagy kitörések esetén a modellek azt jelezték, hogy a vulkanikus tollak melegebb éghajlaton körülbelül 1, 5 kilométerrel magasabbra emelkednek a sztratoszférában. Ez a magasságváltozás azt eredményezi, hogy az aeroszolok gyorsabban terjednek az egész világon. Az aeroszol terjedésének ez a növekedése elsősorban a Brewer-Dobson keringés előre jelzett gyorsulásának köszönhető, amely a troposzférában lévő levegőt felfelé mozgatja a sztratoszférába, majd a pólusok felé. A Brewer-Dobson keringés változása összefügg az éghajlatváltozással.
az aeroszolok globális hűtési hatásának fokozása mellett az aeroszol terjedésének növekedése csökkenti a szulfát részecskék egymásba ütközésének és növekedésének sebességét. Ez tovább növeli hűtési hatásukat, lehetővé téve számukra, hogy jobban tükrözzék a napfényt.
“ezen apró és fényes részecskék méretét tekintve van egy édes pont, ahol nagyon hatékonyan szórják vissza a napfényt” – magyarázta Anja Schmidt, a Cambridge-i Egyetem légköri tudósa és a tanulmány társszerzője. “Előfordul, hogy ebben a szimulált globális felmelegedési forgatókönyvben ezek a részecskék közel állnak ahhoz a mérethez, ahol nagyon hatékonyak a szórás szempontjából.”
“megállapítottuk, hogy a sugárzó erő (a vulkáni aeroszol által a bolygórendszerből eltávolított energia mennyisége) 30%-kal nagyobb lenne a meleg éghajlatban, mint a mai éghajlat” – mondta Aubry. “Akkor azt javasoljuk, hogy ez 15% – kal erősítené a felületi hűtést.”
Stefan br Mnnnimann, a Berni Egyetem klímakutatója, aki nem vett részt az új kutatásban, azt mondta, hogy a tanulmány érdekes, mert ” új módon gondolkodik az érintett folyamatokról.”
br Mnnnimann azonban megjegyezte, hogy a szimulációk modelljeiket a Pinatubo-hegy nyári kitöréseire korlátozták. Érdekes lenne látni, hogy a következtetések továbbra is érvényesek-e a különböző szélességi fokokon és különböző évszakokban fellépő kitörésekre-mondta.
változó sztratoszféra
nehéz megmondani, hogy a nagy vulkánkitörések erősített hűtése vagy a kisebb kitörések hűtésének csökkenése nettó hatással lesz-e az éghajlatra-mondta Aubry.
Schmidt azt mondta, hogy az erdőtüzek gyakoriságának és intenzitásának jelenlegi növekedése megváltoztathatja a vulkánkitörések éghajlati hatásait is, mivel befolyásolják a sztratoszféra összetételét. “Valóban nagyon sok aeroszolszennyezés van a sztratoszférában, valószínűleg olyan mértékben, amelyet még soha nem láttunk.”
idézet:
Allen, M. (2021), az éghajlatváltozás megváltoztatja a vulkánkitörések hűtési hatásait, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Megjelent 20. szeptember 2021-én.