Cum contribuie vulcanii la schimbările climatice?

Vulcanii schimbă clima Pământului atât prin încălzirea, cât și prin răcirea acesteia. Efectul lor net asupra climei astăzi este mic în comparație cu cel al poluanților creați de om.

Chiar și așa, schimbările climatice cauzate în timpurile preistorice de erupții aproape constante și, în ultimele câteva secole, de o serie de erupții epice, reprezintă un avertisment: ne ajută să ne imaginăm viața pe Pământ dacă lăsăm mediul să fie ruinat de neglijența noastră.

Vulcanii din preistorie

Numărul erupțiilor vulcanice din istoria consemnată pălește în comparație cu ceea ce oamenii de știință au descifrat despre activitatea vulcanică din timpurile preistorice.

Cu aproximativ 252 de milioane de ani în urmă, într-o vastă întindere a ceea ce este acum Siberia, vulcanii au erupt constant pe parcursul a aproximativ 100.000 de ani. (Asta poate părea mult timp, dar, în termeni geologici, este cât o clipire.)

Gazele și cenușa vulcanică pe care vântul le-a purtat în jurul lumii au declanșat o cascadă de schimbări climatice. Rezultatul a fost un colaps calamitos și mondial al biosferei, care a ucis până la 95% din toate speciile de pe Pământ. Geologii se referă la acest eveniment ca fiind Marele Masacru.

Dezastre vulcanice în timpurile istorice

Înainte de 1815, Muntele Tambora de pe insula indoneziană Sumbawa era considerat un vulcan stins. În aprilie acelui an, a explodat – de două ori. Muntele Tambora avea odinioară o înălțime de aproximativ 4.267 metri. După exploziile sale, a rămas doar aproximativ două treimi din înălțimea inițială.

Majoritatea vieții de pe insulă a fost eradicată. Estimările privind numărul de decese umane variază considerabil, de la cei 10.000 de oameni uciși instantaneu, așa cum a raportat Revista Smithsonian, la cei 92.000 de oameni pe care United States Geological Survey (USGS) sugerează că au murit în mare parte din cauza foametei după ce gazele și cenușa vulcanică au ruinat pământul și au schimbat clima. Cu excepția a patru persoane norocoase, întregul regat Tambora (cu 10.000 de locuitori) a dispărut în explozii.

Prin injectarea rapidă de cenușă și gaze în atmosferă, musonii din Asia s-au dezvoltat mai lent, ducând la secete care au provocat foamete. Seceta a fost urmată de inundații care au modificat ecologia microbiană a Golfului Bengal. Se pare că acest lucru a dat naștere unei noi variante de holeră și unei pandemii globale de holeră. La începutul secolului al XIX-lea, agențiile de sănătate publică nu erau coordonate, astfel încât numărul de decese cauzate de pandemie este greu de stabilit cu precizie. Estimările neoficiale îl plasează la zeci de milioane.

În anul următor, răcirea globală indusă de Tambora a fost atât de severă încât anul 1816 este adesea amintit ca „anul fără vară” și ca „mică eră glaciară”. Furtuni de zăpadă au măturat America de Nord și părți din Europa în timpul lunilor de vară, distrugând recoltele și animalele și creând foamete, revolte și o criză a refugiaților. Picturile din acel an arată ceruri întunecate, cu culori ciudate.

Pe lângă Muntele Tambora și o serie îngrijorător de mare de alte dezastre vulcanice, evenimentele nu au fost la fel de dramatice în timpurile istorice precum au fost în preistorie.

Potrivit USGS, de-a lungul creastelor oceanice ale Pământului, unde plăcile tectonice alunecă una pe lângă alta sub apă adâncă, roca topită din mantaua supraîncălzită a Pământului se ridică constant din adâncul scoarței terestre și creează un nou fund oceanic. Tehnic, toate locurile de-a lungul crestei unde roca topită care intră întâlnește apa oceanică sunt vulcani. Pe lângă aceste locuri, există aproximativ 1.350 de vulcani potențial activi la nivel mondial, și doar aproximativ 500 dintre ei au erupt în istoria consemnată. Efectele lor asupra climei au fost profunde, dar în mare parte de scurtă durată.

Informații de bază despre vulcani

USGS definește vulcanii ca fiind deschideri în scoarța Pământului prin care scapă cenușa, gazele fierbinți și roca topită (numită și „magmă” și „lavă”) atunci când magma împinge în sus prin scoarța terestră și iese prin flancurile sau vârful unui munte.

Unii vulcani se descarcă lent, aproape ca și cum ar expira. Pentru alții, erupția este explozivă. Cu o forță și temperatură mortală, lava, fragmente arzătoare de rocă solidă și gaze sunt expulzate. (Ca exemplu al cantității de material pe care o poate arunca un vulcan, Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA) estimează că Muntele Tambora a ejectat aproximativ 129 kilometri cubi de cenușă. Revista Wired calculează că o cantitate de cenușă de acest volum ar putea „îngropa toată suprafața de joc a stadionului Fenway Park din Boston la o adâncime de 81.544 de mile (aproximativ 131.233 km).”)

Muntele Tambora a fost cea mai mare erupție din istoria consemnată. Chiar și așa, vulcanii în general aruncă multă cenușă. Și gaze. Când un munte „explodează” în vârf, gazele ejectate pot ajunge în stratosferă, care este stratul atmosferic ce se extinde de la aproximativ 9,7 kilometri la 49,9 kilometri deasupra suprafeței Pământului.

Efectele climatice ale cenușii și gazelor vulcanilor

În timp ce vulcanii supraîncălzesc aerul înconjurător și cresc temperaturile local în timp ce muntele și lava sa rămân incandescente, răcirea globală este efectul mai prelungit și mai profund.

Încălzirea globală

Unul dintre gazele primare pe care le descarcă vulcanii este dioxidul de carbon (CO2) – care este, de asemenea, gazul cu efect de seră produs de om cel mai responsabil pentru încălzirea climei Pământului. CO2 încălzește clima prin captarea căldurii. Permite trecerea radiației solare cu lungime de undă scurtă prin atmosferă, dar blochează aproximativ jumătate din energia termică rezultată (care este radiație cu lungime de undă lungă) să iasă din atmosfera Pământului și să se întoarcă în spațiu.

USGS estimează că vulcanii contribuie cu aproximativ 260 de milioane de tone de CO2 în atmosferă anual. Chiar și așa, CO2 emis de vulcani probabil nu are un efect semnificativ asupra climei.

NOAA estimează că oamenii poluează atmosfera Pământului cu de 60 de ori mai mult CO2 decât vulcanii. USGS sugerează că diferența este chiar mai mare; raportează că vulcanii eliberează mai puțin de 1% din CO2 pe care îl eliberează oamenii și că „dioxidul de carbon eliberat în erupțiile vulcanice contemporane nu a cauzat niciodată o încălzire globală detectabilă a atmosferei”.

Răcirea globală, ploaia acidă și ozonul

Așa cum a demonstrat aftermathul iernatic al exploziilor Muntelui Tambora, răcirea globală indusă de vulcani este un pericol imens. Ploaia acidă și distrugerea stratului de ozon sunt alte efecte catastrofale ale vulcanilor.

Răcirea globală

De la gaze: Pe lângă CO2, gazele vulcanice includ dioxidul de sulf (SO2). Potrivit USGS, SO2 este cea mai semnificativă cauză a răcirii globale induse de vulcani. SO2 se transformă în acid sulfuric (H2SO4), care se condensează în picături fine de sulfat care se combină cu aburul vulcanic și creează o ceață albicioasă numită frecvent „vog”. Purtat în jurul lumii de vânt, vogul reflectă înapoi în spațiu aproape toate razele solare incidente pe care le întâlnește.

Oricât de mult SO2 ar arunca vulcanii în stratosferă, Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) consideră că principala sursă de ceață de SO2 este „arderea combustibililor fosili de către centralele electrice și alte instalații industriale”. Bravo, vulcani. Sunteți relativ exonerați la acest capitol.

De la cenușă: Vulcanii aruncă tone de fragmente minuscule de rocă, minerale și sticlă spre cer. În timp ce bucățile mai mari din această „cenușă” cad din atmosferă destul de rapid, cele mai mici se ridică în stratosferă și rămân la altitudini extrem de înalte, unde sunt purtate de vânt. Milioanele sau miliardele de particule minuscule de cenușă reflectă razele solare incidente departe de Pământ și înapoi spre soare, răcind clima Pământului atâta timp cât cenușa rămâne în stratosferă.

De la gaze și cenușă lucrând împreună: Geofizicieni de la mai multe instituții din Boulder, Colorado, au rulat o simulare climatică și și-au comparat rezultatele cu observațiile colectate de satelit și aeronave după erupția tropicală a Muntelui Kelut din februarie 2014. Au descoperit că persistența SO2 în atmosferă a depins semnificativ de faptul dacă acesta a acoperit particulele de cenușă. Mai mult SO2 pe cenușă a dus la o persistență mai lungă a SO2 capabil să răcească clima.

Ploaia acidă

S-ar putea imagina că o soluție ușoară pentru încălzirea globală ar fi infuzarea intenționată a stratosferei cu SO2 pentru a crea răcire. Cu toate acestea, acidul clorhidric (HCl) este prezent în stratosferă. Este acolo din cauza arderii industriale a cărbunelui pe Pământ și, de asemenea, pentru că vulcanii îl ejectează.

Atunci când SO2, HCl și apa precipită pe Pământ, o fac sub formă de ploaie acidă, care extrage nutrienții din sol și eliberează aluminiu în cursurile de apă, ucigând multe specii de viață marină. Dacă oamenii de știință ar încerca să contracareze încălzirea globală cu SO2, ar putea provoca haos.

Ozonul

Pe lângă potențialul său de a precipita sub formă de ploaie acidă, HCl-ul vulcanic prezintă un alt pericol: amenință stratul de ozon al Pământului, care protejează ADN-ul întregii vieți vegetale și animale de distrugerea cauzată de radiația solară ultravioletă nefiltrată. HCl se descompune rapid în clor (Cl) și monoxid de clor (ClO). Cl distruge ozonul. Potrivit EPA, „Un atom de clor poate distruge peste 100.000 de molecule de ozon.”

Datele satelitare după erupțiile vulcanice din Filipine și Chile au arătat o pierdere de ozon de până la 20% în stratosferă deasupra vulcanilor.

Concluzie

În comparație cu poluarea cauzată de om, contribuția vulcanilor la schimbările climatice este mică. CO2, SO2 și HCl-ul care ruinează clima în atmosfera Pământului sunt în mare parte rezultatul direct al proceselor industriale. (Cenușa provenită din arderea cărbunelui este în mare parte un poluant terestru și al atmosferei inferioare, astfel încât contribuția sa la schimbările climatice poate fi limitată.)

În ciuda rolului relativ nesemnificativ pe care îl joacă de obicei vulcanii în schimbările climatice, inundațiile, secetele, foametea și bolile care au urmat mega-vulcanilor pot servi drept avertisment. Dacă poluarea atmosferică produsă de om continuă nestingherită, inundațiile, secetele, foametea și bolile ar putea deveni de neoprit.