Le eruzioni vulcaniche possono avere un effetto enorme sul clima terrestre. Le ceneri vulcaniche e i gas dell’eruzione del 1815 del Monte Tambora, in Indonesia, per esempio, contribuirono a rendere il 1816 “l’anno senza estate”, con fallimenti delle colture e carestie in tutto l’emisfero settentrionale. Nel 1991, l’eruzione del Monte Pinatubo nelle Filippine ha raffreddato il clima per circa 3 anni.
Grandi eruzioni vulcaniche come Tambora e Pinatubo inviano nell’atmosfera pennacchi di cenere e gas. Gli aerosol di solfato di questi pennacchi disperdono la luce solare, riflettendo parte di essa nello spazio. Questa dispersione riscalda la stratosfera ma raffredda la troposfera (lo strato più basso dell’atmosfera terrestre) e la superficie terrestre.
“Ciò che conta davvero è se questi vengono iniettati nella stratosfera.”
Ora una nuova ricerca pubblicata su Nature Communications ha scoperto che il cambiamento climatico potrebbe aumentare l’effetto di raffreddamento di grandi eruzioni come queste, che in genere si verificano un paio di volte ogni secolo. Lo studio ha anche rilevato, tuttavia, che gli effetti di raffreddamento di eruzioni più piccole e più frequenti potrebbero essere ridotti drasticamente.
“Ciò che conta davvero è se questi vengono iniettati nella stratosfera—cioè al di sopra dei chilometri 16 nei tropici nelle condizioni climatiche attuali e più vicini ai chilometri 10 alle alte latitudini”, ha spiegato Thomas Aubry, geofisico dell’Università di Cambridge nel Regno Unito e autore principale del nuovo studio. “Se vengono iniettati a queste altitudini, possono rimanere nell’atmosfera per un paio d’anni. Se vengono iniettati a quote più basse, saranno essenzialmente lavati dalle precipitazioni nella troposfera. L’effetto climatico durerà solo poche settimane.”
La potenza di un’eruzione vulcanica influenza l’elevazione a cui i gas entrano nell’atmosfera, con eruzioni più forti che iniettano più aerosol nella stratosfera. La galleggiabilità dei gas contribuisce anche all’elevazione a cui si depositano nell’atmosfera. Il cambiamento climatico potrebbe influenzare questa galleggiabilità: man mano che l’atmosfera si riscalda, diventa meno densa, aumentando l’elevazione a cui gli aerosol raggiungono la galleggiabilità neutra.
Modellazione del Monte Pinatubo
Aubry e i suoi colleghi hanno utilizzato modelli sia di clima che di pennacchi vulcanici per simulare ciò che accade agli aerosol emessi da un’eruzione vulcanica nel clima attuale e come ciò potrebbe cambiare entro la fine del secolo con il continuo riscaldamento globale. Nei loro modelli, tutte le eruzioni si sono verificate sul Monte Pinatubo.
Hanno scoperto che per eruzioni di magnitudo moderata, l’altezza alla quale gli aerosol di solfato si depositano nell’atmosfera è rimasta la stessa in un clima più caldo. Ma l’effetto di raffreddamento di tali eruzioni è stato ridotto di circa il 75%. Questa discrepanza ha meno a che fare con le emissioni vulcaniche e più a che fare con l’atmosfera: si prevede che l’altezza della stratosfera aumenti con il cambiamento climatico. Gli aerosol da eruzioni vulcaniche moderate avranno quindi maggiori probabilità di rimanere nella troposfera e di essere rimossi dalla pioggia, riducendo la loro potenza.
I pennacchi vulcanici saliranno circa 1,5 chilometri più in alto nella stratosfera in un clima più caldo.
Per le grandi eruzioni, i modelli hanno indicato che i pennacchi vulcanici saliranno circa 1,5 chilometri più in alto nella stratosfera in un clima più caldo. Questo cambiamento di elevazione si tradurrà in aerosol diffondendo più velocemente in tutto il mondo. Questo aumento della diffusione dell’aerosol è dovuto principalmente a un’accelerazione prevista della circolazione di Brewer-Dobson, che sposta l’aria nella troposfera verso l’alto nella stratosfera e quindi verso i poli. Il cambiamento nella circolazione di Brewer-Dobson è associato al cambiamento climatico.
Oltre a migliorare l’effetto di raffreddamento globale degli aerosol, l’aumento della diffusione dell’aerosol riduce la velocità con cui le particelle di solfato si scontrano e crescono. Ciò aumenta ulteriormente il loro effetto di raffreddamento consentendo loro di riflettere meglio la luce solare.
“C’è un punto debole in termini di dimensioni di queste particelle minuscole e lucenti dove sono molto efficienti nel disperdere la luce solare”, ha spiegato Anja Schmidt, una scienziata atmosferica dell’Università di Cambridge e coautore del documento. “Succede che in questo scenario di riscaldamento globale che ha simulato, queste particelle crescono vicino alle dimensioni in cui sono molto efficienti in termini di dispersione.”
” Troviamo che la forzatura radiativa (la quantità di energia rimossa dal sistema del pianeta dall’aerosol vulcanico) sarebbe del 30% più grande nel clima caldo, rispetto al clima attuale”, ha detto Aubry. “Quindi suggeriamo che amplificherebbe il raffreddamento superficiale del 15%.”
Stefan Brönnimann, uno scienziato del clima presso l’Università di Berna che non è stato coinvolto nella nuova ricerca, ha detto che lo studio è interessante perché ” ci fa pensare ai processi coinvolti in un modo nuovo.”
Brönnimann ha notato, tuttavia, che le simulazioni hanno limitato i loro modelli alle eruzioni del Monte Pinatubo in estate. Sarebbe interessante vedere se le conclusioni sono ancora valide per le eruzioni a diverse latitudini e in diverse stagioni, ha detto.
Una stratosfera mutevole
È difficile dire se il raffreddamento amplificato da grandi eruzioni vulcaniche o la diminuzione del raffreddamento da eruzioni più piccole avranno un effetto netto sul clima, ha detto Aubry.
Schmidt ha detto che gli attuali aumenti della frequenza e dell’intensità degli incendi boschivi potrebbero anche alterare gli effetti climatici delle eruzioni vulcaniche perché stanno influenzando la composizione della stratosfera. “C’è davvero un sacco di inquinamento da aerosol nella stratosfera, probabilmente su una scala che non abbiamo mai visto prima.”
—Michael Allen ([email protected]), Scrittore scientifico
Citazione:
Allen, M. (2021), Il cambiamento climatico altererà gli effetti di raffreddamento delle eruzioni vulcaniche, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Pubblicato il 20 settembre 2021.