Вулканическая зима: Экстремальные неурожаи, голод и годы без лета

Новое научное исследование показало, что охлаждающий эффект редких крупных извержений усиливается по мере потепления атмосферы.

В то время как на Ла-Пальме в настоящее время происходит крупное извержение, вы, вероятно, хотите знать, окажет ли оно влияние на климат. Новое научное исследование показало, что потепление нашей атмосферы усилит охлаждающий эффект редких крупных извержений, тем самым делая их еще более апокалиптическими.

Как вы уже знаете, извержения вулканов могут оказывать огромное влияние на климат Земли. Например, вулканический пепел и газы от извержения вулкана Тамбора (Индонезия) в 1815 году способствовали тому, что 1816 год стал "годом без лета", когда в Северном полушарии наблюдались неурожаи и голод. В 1991 году извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах охладило климат примерно на 3 года.

Крупные вулканические извержения, такие как Тамбора и Пинатубо, посылают шлейфы пепла и газа высоко в атмосферу. Сульфатные аэрозоли из этих шлейфов рассеивают солнечный свет, отражая часть его обратно в космос. Это рассеивание нагревает стратосферу, но охлаждает тропосферу (самый нижний слой земной атмосферы) и поверхность Земли.

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

"Что действительно важно, так это то, попадают ли эти вулканические аэрозоли в стратосферу - то есть выше 16 километров в тропиках при нынешних климатических условиях и ближе к 10 километрам в высоких широтах", - объясняет Томас Обри.

"Если аэрозоли вводятся на этих высотах, они могут оставаться в атмосфере в течение нескольких лет. Если же их вводить на более низких высотах, то они, по сути, будут смыты осадками в тропосфере. Климатический эффект продлится всего несколько недель".

Мощность вулканического извержения влияет на высоту, на которой газы попадают в атмосферу: при более сильных извержениях в стратосферу попадает больше аэрозолей.

Плавучесть газов также влияет на высоту, на которой они оседают в атмосфере. Потепление может повлиять на эту плавучесть: При потеплении атмосфера становится менее плотной, что увеличивает высоту, на которой аэрозоли достигают нейтральной плавучести.

Моделирование вулкана Пинатубо

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

Они обнаружили, что при извержениях умеренной силы высота, на которой сульфатные аэрозоли оседают в атмосфере, остается неизменной в более теплом климате. Однако охлаждающий эффект таких извержений снижался примерно на 75%.

Это расхождение имеет меньшее отношение к вулканическим выбросам и большее - к атмосфере: Согласно прогнозам, высота стратосферы будет увеличиваться с изменением климата. Поэтому аэрозоли от умеренных вулканических извержений с большей вероятностью останутся в тропосфере и будут удалены дождями, что снизит их силу.

Что касается крупных извержений, модели показывают, что вулканические шлейфы будут подниматься примерно на 1,5 километра выше в стратосферу в условиях более теплого климата. Это изменение высоты приведет к тому, что аэрозоли будут быстрее распространяться по всему миру. Это увеличение распространения аэрозолей в основном связано с прогнозируемым ускорением циркуляции Брюера-Добсона, которая перемещает воздух в тропосфере вверх в стратосферу и затем к полюсам.

Помимо усиления глобального охлаждающего эффекта аэрозолей, увеличение распространения аэрозолей снижает скорость столкновения и роста сульфатных частиц. Это еще больше усиливает их охлаждающий эффект, позволяя им лучше отражать солнечный свет.

"Существует "сладкая точка" с точки зрения размера этих крошечных и блестящих частиц, когда они очень эффективно рассеивают солнечный свет", - объясняет Аня Шмидт. "Так получилось, что в сценарии глобального потепления, который мы смоделировали, эти частицы растут близко к размеру, при котором они очень эффективны с точки зрения рассеивания".

"Мы обнаружили, что радиационный форсинг (количество энергии, удаляемой из планетарной системы вулканическим аэрозолем) будет на 30% больше в теплом климате по сравнению с современным климатом", - сказал Обри. "Тогда мы предполагаем, что это усилит охлаждение поверхности на 15%".

Исследование интересно тем, что заставляет нас по-новому взглянуть на процессы, происходящие между вулканическими выбросами и климатом. Однако моделирование ограничивается извержениями вулкана Пинатубо в летний период. Было бы интересно посмотреть, сохранятся ли выводы при извержениях на других широтах и в другое время года.

Меняющаяся стратосфера

Трудно сказать, будет ли усиленное охлаждение от крупных вулканических извержений или уменьшение охлаждения от более мелких извержений иметь чистый эффект на климат.

Шмидт сказал, что нынешнее увеличение частоты и интенсивности лесных пожаров также может изменить климатический эффект вулканических извержений, поскольку они влияют на состав стратосферы. "В стратосфере действительно очень много аэрозольного загрязнения, возможно, в таких масштабах, каких мы никогда не видели раньше".