Виверження вулканів впливає на клімат: яку закономірність виявили вчені

Як вулканічні виверження впливають на температуру Землі

Потужні вулканічні виверження здатні змінювати клімат на планеті завдяки викидам діоксиду сірки у стратосферу.

Там газ вступає в реакцію з водяною парою та киснем, унаслідок чого утворюються крихітні краплі сірчаної кислоти. Вони формують аерозолі, які розсіюють і відбивають сонячне випромінювання, повертаючи його частину в космос.

Через це до земної поверхні надходить менше сонячної енергії, що спричиняє зниження температури. Такий ефект може зберігатися протягом кількох місяців або навіть років.

Яку гіпотезу перевіряли дослідники

Традиційно вважається, що найбільший вплив на клімат мають вулканічні виверження у тропічних регіонах. Один із відомих прикладів — виверження індонезійського вулкана Тамбора у 1815 році. Воно спричинило масштабні кліматичні зміни, а 1816 рік увійшов в історію як “рік без літа”.

Водночас результати окремих попередніх досліджень вказували на те, що виверження за межами тропіків можуть мати ще сильніший вплив на температуру в середніх і високих широтах Північної півкулі.

Щоб перевірити ці припущення, доктор Закарі Макгроу з Колумбійського університету разом із колегами дослідив, наскільки інтенсивність похолодання залежить від географічного розташування вулкана.

Що показало моделювання

Попередні наукові роботи припускали, що виверження у середніх широтах (від 30° до 70°) можуть спричиняти охолодження Північної півкулі у 7,5 раза сильніше, ніж тропічні виверження аналогічної потужності.

Для перевірки цієї гіпотези дослідники використали кліматичну модель NASA. Вони змоделювали вулканічні виверження у тропіках і середніх широтах, врахувавши різні обсяги викидів сірчистих газів та пори року, коли відбувалися такі події.

Результати не підтвердили попередніх припущень. За найбільш сприятливого сценарію виверження у середніх широтах посилювали ефект похолодання лише вдвічі, а не у 7,5 раза.

«Використовуючи великий ансамбль моделювань… ми виявили, що співвідношення позатропічного та тропічного охолодження послідовно перебуває у межах двократного діапазону», — зазначили науковці.

Одним із пояснень такої різниці є особливості поширення вулканічних аерозолів:

• після вивержень у середніх широтах частинки переважно залишаються в Північній півкулі;

• аерозолі від тропічних вулканів можуть поширюватися в обидві півкулі, завдяки чому охолодження розподіляється рівномірніше.

За словами дослідників, це єдиний механізм, який наразі вдалося виявити для пояснення сильнішого впливу позатропічних вивержень.

Які історичні дані проаналізували вчені

Для додаткової перевірки результатів моделювання науковці звернулися до історичних кліматичних спостережень та проаналізували річні кільця дерев. Їхня ширина змінюється залежно від температури й кількості опадів, тому ці дані допомагають відтворювати кліматичні умови минулих століть.

Зокрема, дослідники врахували відомості про виверження в Ісландії у 1783 році, у середніх широтах приблизно у 536 році та на Алясці у 43 році до нашої ери.

Крім того, вони змоделювали 100 тисяч гіпотетичних позатропічних вивержень. Отримані результати порівняли з кліматичними даними про тропічні вулканічні події, які відбулися після 750 року нашої ери.

Аналіз показав, що похолодання у Північній півкулі найчастіше збігалися в часі саме з виверженнями тропічних вулканів.

Науковці пояснюють це кількома чинниками:

• Тривалість перебування аерозолів в атмосфері. Після позатропічних вивержень вони зазвичай зберігаються до дев’яти місяців, тоді як після тропічних можуть залишатися до трьох років.

• Висота викидів. Сірчисті гази під час позатропічних вивержень можуть потрапляти на менші висоти.

• Кліматичні умови. У холодніших і вологіших регіонах аерозолі швидше вимиваються з атмосфери дощем і снігом.

• Атмосферна циркуляція. Частинки з середніх широт можуть переноситися в напрямку полюсів, що впливає на їхнє поширення та тривалість перебування в атмосфері.

Чому результати дослідження важливі

Отримані висновки допоможуть науковцям точніше оцінювати вплив вулканічної активності на клімат планети. Зокрема, це дасть змогу краще розрізняти короткочасні природні похолодання та довгострокові кліматичні зміни, пов’язані, серед іншого, з антропогенними викидами парникових газів.

Такі дослідження також важливі для прогнозування ризиків у сільському господарстві та оцінювання глобальної продовольчої безпеки.

Раптове зниження температури може призводити до неврожаїв, дефіциту продовольства та посилення конкуренції за ресурси. Це, своєю чергою, створює додаткові ризики для суспільства.