Vulkanutbrudd kan ha en massiv effekt på Jordens klima. Vulkansk aske og gasser fra 1815-utbruddet av Mount Tambora, Indonesia, bidro til at 1816 var «året uten sommer», med avlingsfeil og hungersnød over Den Nordlige Halvkule. I 1991 avkjølte utbruddet Av Mount Pinatubo På Filippinene klimaet i rundt 3 år.
store vulkanutbrudd som Tambora og Pinatubo sender skyer av aske og gass høyt opp i atmosfæren. Sulfat-aerosoler fra disse plumes sprer sollys, noe som reflekterer noe av det tilbake i rommet. Denne spredningen varmer stratosfæren, men avkjøler troposfæren (Det laveste laget Av Jordens atmosfære) og Jordens overflate.
«Det som virkelig betyr noe er om disse injiseres i stratosfæren.»
Nå har ny forskning publisert I Nature Communications funnet ut at klimaendringer kan øke kjøleeffekten av store utbrudd som disse, som vanligvis forekommer et par ganger hvert århundre. Studien fant imidlertid også at kjøleeffektene av mindre, hyppigere utbrudd kunne reduseres dramatisk.
» det som virkelig betyr noe er om disse injiseres i stratosfæren-det vil si over 16 kilometer i tropene under dagens klimaforhold og nærmere 10 kilometer ved høye breddegrader, » forklarte Thomas Aubry, en geofysiker ved University Of Cambridge I Storbritannia og hovedforfatter av den nye studien. «Hvis de injiseres i disse høydene, kan de holde seg i atmosfæren i et par år. Hvis de injiseres i lavere høyder, vil de i hovedsak bli vasket ut av nedbør i troposfæren. Den klimatiske effekten varer bare i noen uker.»
kraften til et vulkanutbrudd påvirker høyden der gasser kommer inn i atmosfæren, med sterkere utbrudd som injiserer flere aerosoler i stratosfæren. Gassens oppdrift bidrar også til høyden der de bosetter seg i atmosfæren. Klimaendringer kan påvirke denne oppdriften: når atmosfæren varmes, blir den mindre tett, og øker høyden der aerosoler når nøytral oppdrift.
Modellering Av Mount Pinatubo
Aubry og hans kolleger brukte modeller av både klima og vulkanske plumer for å simulere hva som skjer med aerosoler som slippes ut av et vulkanutbrudd i dagens klima og hvordan det kan endre seg innen slutten av århundret med fortsatt global oppvarming. I sine modeller skjedde alle utbruddene På Mount Pinatubo.
de fant at for utbrudd av moderat størrelse, var høyden der sulfat-aerosoler slo seg ned i atmosfæren, den samme i et varmere klima. Men kjøleeffekten av slike utbrudd ble redusert med rundt 75%. Denne uoverensstemmelsen har mindre å gjøre med vulkanske utslipp og mer å gjøre med atmosfæren: høyden på stratosfæren forventes å øke med klimaendringer. Aerosoler fra moderate vulkanutbrudd vil derfor være mer sannsynlig å forbli i troposfæren og bli fjernet av regn, noe som reduserer deres styrke.
Vulkanske skyer vil stige rundt 1,5 kilometer høyere i stratosfæren i et varmere klima.
for store utbrudd indikerte modeller at vulkanske plumes vil stige rundt 1, 5 kilometer høyere i stratosfæren i et varmere klima. Denne endringen i høyde vil føre til at aerosolene sprer seg raskere rundt om i verden. Denne økningen i aerosolspredning skyldes hovedsakelig en forventet akselerasjon av Brewer-Dobson-sirkulasjonen, som beveger luft i troposfæren oppover inn i stratosfæren og deretter mot polene. Endringen I Brewer-Dobson sirkulasjon er knyttet til klimaendringer.
i tillegg til å øke den globale kjøleeffekten av aerosolene, reduserer økningen i aerosolspredning hastigheten som sulfatpartiklene støter på hverandre og vokser. Dette øker kjøleeffekten ytterligere ved å la dem bedre reflektere sollys.
» det er et søtt sted når det gjelder størrelsen på disse små og skinnende partiklene hvor de er svært effektive for å sprede tilbake sollyset,» forklarte Anja Schmidt, en atmosfærisk forsker ved University Of Cambridge og medforfatter av papiret. «Det skjer at i dette globale oppvarmingsscenariet som simuleres, vokser disse partiklene nær størrelsen der de er svært effektive når det gjelder spredning.»
«vi finner at strålingspådrivet (mengden energi fjernet fra planetsystemet av vulkansk aerosol) ville være 30% større i det varme klimaet, sammenlignet med dagens klima,» Sa Aubry. «Da foreslår vi at det vil forsterke overflatekjølingen med 15%.»
Stefan Brönnimann, klimaforsker ved Universitetet I Bern som ikke var involvert i den nye forskningen, sa at studien er interessant fordi «det får oss til å tenke på prosessene som er involvert på en ny måte.»
Br Hryvnnimann bemerket imidlertid at simuleringene begrenset sine modeller til utbrudd Av Mount Pinatubo om sommeren. Det ville være interessant å se om konklusjonene fortsatt holder for utbrudd på forskjellige breddegrader og i forskjellige årstider, sa han.
En Endring I Stratosfæren
det er vanskelig å si om den forsterkede kjølingen fra store vulkanutbrudd eller nedgangen i kjøling fra mindre utbrudd vil ha en nettoeffekt på klimaet, Sa Aubry.
Schmidt sa at nåværende økninger i frekvens og intensitet av skogbranner også kan endre klimatiske effekter av vulkanske utbrudd fordi de påvirker sammensetningen av stratosfæren. «Det er virkelig mye aerosolforurensning i stratosfæren, sannsynligvis på en skala som vi aldri har sett før.»
—Michael Allen ([email protected]), Vitenskapsforfatter
Sitat:
Allen, M. (2021), klimaendringer vil endre kjøleeffekter av vulkanske utbrudd, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Publisert 20. September 2021.