火山噴火は地球の気候に大きな影響を与える可能性があ 例えば、インドネシアのタンボラ山の1815年の噴火からの火山灰とガスは、1816年が北半球の作物の不作と飢饉で”夏のない年”であることに貢献しました。 1991年、フィリピンのピナトゥボ山の噴火により、約3年間気候が冷え込んだ。
タンボラやピナトゥボのような大規模な火山噴火は、灰とガスのプルームを大気中に高く送ります。 これらのプルームからの硫酸エアロゾルは太陽光を散乱させ、その一部を宇宙に反射させます。 この散乱は成層圏を暖めますが、対流圏（地球大気の最下層）と地球の表面を冷却します。
“本当に重要なのは、これらが成層圏に注入されているかどうかです。”
Nature Communicationsに掲載された新しい研究では、気候変動がこのような大規模な噴火の冷却効果を増加させる可能性があることがわかりました。 しかし、この研究はまた、より小さく、より頻繁な噴火の冷却効果が劇的に減少する可能性があることを見出した。
「本当に重要なのは、これらが成層圏に注入されているかどうか、つまり、現在の気候条件の下では熱帯では16キロメートル以上、高緯度では10キロメートルに近いかどうかです」と、英国のケンブリッジ大学の地球物理学者であり、新しい研究の主著者であるThomas Aubryは説明します。 “場合これらの高度で注入され、彼らは数年間の大気中に滞在することができます。 それらがより低い高度で注入されるならば、それらは本質的に対流圏での降水によって洗い流されるでしょう。 気候の影響は数週間しか続きません。”
火山噴火の力は、ガスが大気に入る高度に影響を与え、より強い噴火が成層圏により多くのエアロゾルを注入する。 ガスの浮力はまた、それらが大気中に定着する高度に寄与する。 気候変動はこの浮力に影響を与える可能性があります：大気が暖まるにつれて、それは密度が低くなり、エアロゾルが中性浮力に達する高度が増加
Pinatubo山のモデル化
Aubryらは、現在の気候における火山噴火によって放出されるエアロゾルに何が起こるか、そしてそれが継続的な地球温暖化と世紀の終わりまでにどのように変化する可能性があるかをシミュレートするために、気候と火山プルームの両方のモデルを使用した。 彼らのモデルでは、すべての噴火はピナトゥボ山で起こった。
彼らは、中程度の大きさの噴火では、硫酸塩エアロゾルが大気中に定着する高さは、暖かい気候では同じままであることを発見した。 しかし、このような噴火の冷却効果は約75％減少した。 成層圏の高さは気候変動とともに増加すると予測されています。 したがって、中程度の火山噴火からのエアロゾルは対流圏に残り、雨によって除去され、その効力を低下させる可能性が高くなる。
火山の噴煙は、より暖かい気候の成層圏で約1.5キロメートル高く上昇するでしょう。
大規模な噴火の場合、モデルは、より暖かい気候の成層圏で火山性プルームが約1.5キロメートル高く上昇することを示した。 この標高の変化は、エアロゾルが世界中でより速く広がることになります。 このエアロゾル拡散の増加は、主に対流圏の空気を成層圏に上方に移動させ、次に極に向かって移動させるBrewer-Dobson循環の予測された加速によるものである。 ブリューワー-ドブソン循環の変化は気候変動に関連している。
エアロゾルの全体的な冷却効果を高めることに加えて、エアロゾルの広がりの増加は、硫酸塩粒子が互いに衝突して成長する速度を低下させる。 これにより、太陽光をよりよく反射できるようにすることで、冷却効果がさらに向上します。ケンブリッジ大学の大気科学者で論文の共著者であるAnja Schmidtは、「これらの小さな光沢のある粒子の大きさの点で、日光を散乱させるのに非常に効率的で 「シミュレーションされたこの地球温暖化のシナリオでは、これらの粒子は散乱の点で非常に効率的なサイズに近く成長することが起こります。「
私たちは、放射強制力（火山エアロゾルによって惑星系から除去されるエネルギー量）が、現在の気候と比較して、暖かい気候で30％大きくなることを見つ “その後、我々はそれが15％の表面冷却を増幅することを示唆しています。”
Stefan Brönnimann、新しい研究に関与していなかったベルン大学の気候科学者は、”それは私たちが新しい方法で関与するプロセスについて考えるようになるので、研究”
Brönnimannは、しかし、シミュレーションは彼らのモデルを夏のピナトゥボ山の噴火に限定したと指摘した。 異なる緯度と異なる季節の噴火についての結論がまだ成立しているかどうかを見ることは興味深いだろう、と彼は言った。
変化する成層圏
大規模な火山噴火による冷却の増幅や、小規模な噴火による冷却の減少が気候に正味の影響を与えるかどうかは言い難い、とAubry
シュミット氏は、現在の森林火災の頻度と強度の増加は、成層圏の組成に影響を与えているため、火山噴火の気候的影響も変える可能性があると述 「成層圏には本当に多くのエアロゾル汚染があり、おそらくこれまでに見たことのない規模です。”
—マイケル-アレン([email protected]引用：
Allen,M.（2021）、気候変動は火山噴火の冷却効果を変えるだろう、Eos、102、https://doi.org/10.1029/2021EO163297。 2021年9月20日発売。