Более серьезные неурожаи и голод: охлаждающий эффект от редких крупных извержений усиливается по мере нагревания атмосферы.

Хотя в настоящее время на Ла-Пальме происходит крупное извержение, вы, вероятно, захотите узнать, повлияет ли оно на климат. Новое научное исследование показало, что потепление нашей атмосферы усилит охлаждающий эффект редких крупных извержений, что сделает их еще более апокалиптическими.

Как вы уже знаете, извержения вулканов могут иметь огромное влияние на климат Земли. Например, вулканический пепел и газы от извержения горы Тамбора в Индонезии в 1815 г. «год без лета» с неурожаями и голодом в Северном полушарии. В 1991 году извержение горы Пинатубо на Филиппинах охладило климат примерно на 3 года.

Крупные извержения вулканов, такие как Тамбора и Пинатубо, выбрасывают в атмосферу облака пепла и газа. Сульфатные аэрозоли из этих шлейфов рассеивают солнечный свет, частично отражая его обратно в космос. Это рассеяние нагревает стратосферу, но охлаждает тропосферу (самый нижний слой атмосферы Земли) и поверхность Земли.

Теперь новое исследование обнаружил, что нынешнее потепление атмосферы может усилить охлаждающий эффект таких крупных извержений, которые обычно случаются пару раз в столетие. Однако исследование также показало, что охлаждающий эффект более мелких и более частых извержений может быть значительно снижен.

«Что действительно имеет значение, так это то, попадают ли эти вулканические аэрозоли в стратосферу, то есть на высоту более 16 км в тропиках в текущих климатических условиях и ближе к 10 км в высоких широтах.— объяснил Томас Обри.

«Если на такой высоте впрыснуть аэрозоли, они могут оставаться в атмосфере в течение нескольких лет. Если они вводятся на более низких высотах, они по существу вымываются осадками в тропосфере. Климатический эффект продлится всего несколько недель.”

Сила извержения вулкана влияет на высоту, на которой газы входят в атмосферу, при более сильных извержениях в стратосферу попадает больше аэрозолей.

Плавучесть газов также способствует высоте, на которой они оседают в атмосфере. Потепление может повлиять на эту плавучесть: По мере того, как атмосфера нагревается, она становится менее плотной, увеличивая высоту, на которой аэрозоли достигают нейтральной плавучести.

Гора Пинатубо для моделирования

Обри и его коллеги использовали модели климата и вулканических шлейфов, чтобы смоделировать, что происходит с аэрозолями, испускаемыми извержением вулкана в нынешнем климате, и как это может измениться к концу века при продолжающемся глобальном потеплении. В их моделях все извержения произошли на горе Пинатубо.

Они обнаружили, что для извержений средней силы высота, на которой сульфатные аэрозоли оседают в атмосфере, остается неизменной в более теплом климате. Но охлаждающий эффект таких извержений снизился примерно на 75%.

Это несоответствие связано не столько с вулканическими выбросами, сколько с атмосферой: По прогнозам, высота стратосферы увеличится с изменением климата. Следовательно, аэрозоли от умеренных извержений вулканов с большей вероятностью останутся в тропосфере и унесутся дождем, что снизит их эффективность.

Что касается крупных извержений, модели показали, что вулканические шлейфы поднимутся примерно на 1,5 км выше в стратосфере в более теплом климате. Это изменение высоты приведет к более быстрому распространению аэрозолей по всему миру. Это увеличение распространения аэрозолей в основном связано с предсказанным ускорением циркуляции Брюера-Добсона, которая перемещает воздух в тропосфере вверх, в стратосферу, а затем к полюсам.

Помимо усиления глобального охлаждающего эффекта аэрозолей, увеличение распространения аэрозолей снижает скорость, с которой частицы сульфата сталкиваются друг с другом и растут. Это еще больше увеличивает их охлаждающий эффект, позволяя им лучше отражать солнечный свет.

«Есть золотая середина с точки зрения размера этих крошечных и блестящих частиц, где они очень эффективно рассеивают солнечный свет.— пояснила Аня Шмидт. «Так получилось, что в этом сценарии глобального потепления, который мы смоделировали, эти частицы вырастают почти до того размера, при котором они очень эффективны с точки зрения рассеяния.”

«Мы обнаружили, что радиационное воздействие (количество энергии, удаленной из планетной системы вулканическим аэрозолем) было бы на 30% больше в теплом климате по сравнению с нынешним климатом.— сказал Обри. «Тогда мы предлагаем это усилить охлаждение поверхности на 15%.”

Исследование интересно тем, что заставляет нас по-новому взглянуть на процессы, связанные с выбросами вулканов и климатом. Однако моделирование ограничивается извержениями горы Пинатубо летом. Было бы интересно посмотреть, справедливы ли выводы для извержений на разных широтах и ​​в разные сезоны.

Меняющаяся стратосфера

Трудно сказать, окажет ли усиленное охлаждение в результате крупных извержений вулканов или уменьшение охлаждения в результате более мелких извержений чистое влияние на климат.

Шмидт сказал, что нынешнее увеличение частоты и интенсивности лесных пожаров может также изменить климатические эффекты извержений вулканов, поскольку они влияют на состав стратосферы. «В стратосфере действительно очень много аэрозольного загрязнения, вероятно, такого масштаба, которого мы никогда раньше не видели.”