Επιστήμη | Οι μελλοντικές ηφαιστειακές εκρήξεις θα επηρεάσουν το κλίμα

Η αλλαγή του κλίματος μειώνει την ικανότητα των ωκεανών να περιορίζουν τις επιπτώσεις του.

Μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις στο μέλλον έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν τις παγκόσμιες θερμοκρασίες και τις βροχοπτώσεις πιο δραματικά απ’ ότι στο παρελθόν λόγω της κλιματικής αλλαγής, σύμφωνα με νέα μελέτη που πραγματοποιήθηκε από το Εθνικό Κέντρο Έρευνας για την Ατμόσφαιρα (NCAR).

Οι συγγραφείς της μελέτης επικεντρώθηκαν στην κατακλυσμική έκρηξη του Όρους Tambora της Ινδονησίας τον Απρίλιο του 1815, το οποίο θεωρείται ότι προκάλεσε το λεγόμενο «έτος χωρίς καλοκαίρι» το 1816. Διαπίστωσαν ότι εάν μια παρόμοια έκρηξη σημειωθεί το 2085, θα βυθιστεί πιο βαθιά, αν και δεν είναι αρκετή για να αντισταθμίσει τη μελλοντική αύξηση της θερμοκρασίας που συνδέεται με την αλλαγή του κλίματος. Η αυξημένη ψύξη μετά από μια μελλοντική έκρηξη θα διαταράξει επίσης τον κύκλο του νερού πιο σοβαρά, μειώνοντας την ποσότητα των βροχοπτώσεων που πέφτει παγκοσμίως.

Ο λόγος για τη διαφοροποίηση της κλιματικής αντίδρασης μεταξύ 1815 και 2085 συνδέεται με τους ωκεανούς, οι οποίοι αναμένεται να καταστούν πιο διαστρωματωμένοι καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται και επομένως είναι λιγότερο ικανοί να μετριάσουν τις κλιματικές επιπτώσεις που προκαλούνται από τις ηφαιστειακές εκρήξεις.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στις 31 Οκτωβρίου στο περιοδικό Nature Communications. Το έργο χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, χορηγός του NCAR. Άλλοι χρηματοδότες περιλαμβάνουν τη NASA και το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ. Οι συγγραφείς της μελέτης είναι ο Robert Tomas, η Samantha Stevenson, η Bette Otto-Bliesner και η Esther Brady και το NCAR, καθώς και ο Eugene Wahl της Εθνικής Υπηρεσίας Ωκεανών και Ατμόσφαιρας.

Μια λεπτομερής ματιά σε ένα θανάσιμο παρελθόν

Η έκρηξη του όρους Tambora, το μεγαλύτερο κατά τους τελευταίους αιώνες, εκτόξευσε μια τεράστια ποσότητα διοξειδίου του θείου στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου μετατράπηκε σε θειικά σωματίδια που ονομάζονται αερολύματα. Το στρώμα των αερολυμάτων που αντανακλούν το φως ψύχθηκε στη Γη, θέτοντας σε κίνηση μια αλυσίδα αντιδράσεων που οδήγησε σε ένα εξαιρετικά κρύο καλοκαίρι το 1816, ειδικά σε όλη την Ευρώπη και στα βορειοανατολικά της Βόρειας Αμερικής. Το “έτος χωρίς καλοκαίρι” κατηγορείται για εκτεταμένη αστοχία και ασθένεια, προκαλώντας περισσότερους από 100.000 θανάτους παγκοσμίως.

Για την καλύτερη κατανόηση και ποσοτικοποίηση των κλιματικών επιπτώσεων της έκρηξης του όρους Tambora και για διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο τα αποτελέσματα αυτά μπορεί να διαφέρουν για μια μελλοντική έκρηξη εάν η κλιματική αλλαγή συνεχίσει στην τρέχουσα πορεία της, η ερευνητική ομάδα στράφηκε σε ένα εξελιγμένο μοντέλο υπολογιστών που αναπτύχθηκε από επιστήμονες του NCAR ευρύτερη κοινότητα.

Οι επιστήμονες εξέτασαν δύο σειρές προσομοιώσεων από το κοινοτικό μοντέλο της γήινης εγκατάστασης. Το πρώτο προέρχεται από το έργο CESM Last Millennium Ensemble, το οποίο προσομοιώνει το κλίμα της Γης από το έτος 850 έως το 2005, συμπεριλαμβανομένων των ηφαιστειακών εκρήξεων στο ιστορικό αρχείο. Το δεύτερο σετ, το οποίο υποθέτει ότι οι εκπομπές αερίων θερμοκηπίου συνεχίζουν αμείωτα, δημιουργήθηκε με τη λειτουργία της CESM προς τα εμπρός και την επανάληψη μιας υποθετικής έκρηξης του όρους Tambora το 2085.

Οι προσομοιώσεις του ιστορικού μοντέλου αποκάλυψαν ότι δύο αντισταθμιστικές διαδικασίες βοήθησαν στη ρύθμιση της θερμοκρασίας της Γης μετά την έκρηξη του όρους Tambora. Καθώς τα αερολύματα στη στρατόσφαιρα άρχισαν να εμποδίζουν κάποια από τη θερμότητα του Ήλιου, αυτή η ψύξη εντάθηκε από την αύξηση της έκτασης της γης που καλύπτεται από το χιόνι και τον πάγο, γεγονός που αντανακλά τη θερμότητα πίσω στο διάστημα. Ταυτόχρονα, οι ωκεανοί χρησίμευσαν ως σημαντικό αντιστάθμισμα. Καθώς η επιφάνεια των ωκεανών κρύωσε, το πιο κρύο νερό βυθίστηκε, επιτρέποντας να ανεβαίνει το θερμότερο νερό και να απελευθερώνεται περισσότερη θερμότητα στην ατμόσφαιρα.

Μέχρι τη στιγμή που οι ίδιοι οι ωκεανοί είχαν ψυχθεί ουσιαστικά, το στρώμα αεροζόλ είχε αρχίσει να διαχέεται, αφήνοντας περισσότερη από τη θερμότητα του Ήλιου να φτάσει ξανά στην επιφάνεια της Γης. Σε αυτό το σημείο, ο ωκεανός πήρε τον αντίθετο ρόλο, διατηρώντας την ατμόσφαιρα πιο δροσερή, καθώς οι ωκεανοί χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο για να ζεσταθούν από την γη.

Οι ωκεανοί σε ένα μεταβαλλόμενο κλίμα

Όταν οι επιστήμονες μελέτησαν πώς το κλίμα το 2085 θα ανταποκρινόταν σε μια υποθετική έκρηξη που μίλησε για το όρος Tambora, διαπίστωσαν ότι η Γη θα βιώσει μια παρόμοια αύξηση στην έκταση που καλύπτεται από το χιόνι και τον πάγο.

Ωστόσο, η ικανότητα του ωκεανού να μετριάσει την ψύξη θα μειωθεί ουσιαστικά το 2085. Ως εκ τούτου, το μέγεθος της επιφανειακής ψύξης της Γης θα μπορούσε να είναι κατά 40% μεγαλύτερο στο μέλλον. Ωστόσο, οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι το ακριβές μέγεθος είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί, δεδομένου ότι είχαν μόνο σχετικά μικρό αριθμό προσομοιώσεων της μελλοντικής έκρηξης.

Ο λόγος της αλλαγής έχει να κάνει με έναν πιο διαστρωμένο ωκεανό. Καθώς το κλίμα θερμαίνεται, οι θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας αυξάνονται. Το θερμότερο νερό στην επιφάνεια του ωκεανού είναι λιγότερο ικανό να αναμειχθεί με το ψυχρότερο, πυκνότερο νερό κάτω.

Στις δοκιμές μοντέλων, αυτή η αύξηση της ωκεάνιας στρωματοποίησης σήμαινε ότι το νερό που ψύχθηκε μετά την ηφαιστειακή έκρηξη παγιδεύτηκε στην επιφάνεια αντί να αναμειχθεί βαθύτερα στον ωκεανό, μειώνοντας τη θερμότητα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι η μελλοντική έκρηξη θα είχε μεγαλύτερη επίδραση στις βροχοπτώσεις από την ιστορική έκρηξη του Όρους Tambora. Οι πιο ψυχρές θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας μειώνουν την ποσότητα νερού που εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα και συνεπώς μειώνουν επίσης τη μέση παγκόσμια βροχόπτωση.

Αν και η μελέτη διαπίστωσε ότι η αντίδραση της Γης σε έκρηξη τύπου Tambora θα ήταν πιο έντονη στο μέλλον από ό, τι στο παρελθόν, οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η μέση επιφανειακή ψύξη που προκλήθηκε από την έκρηξη του 2085 (περίπου 1,1 βαθμούς Κελσίου) δεν θα ήταν αρκετή για να αντισταθμίζουν την αύξηση της θερμοκρασίας που προκαλείται από τις κλιματικές αλλαγές που προκαλούνται από τον άνθρωπο (περίπου 4,2 βαθμούς Κελσίου έως το 2085).

Δημοσιευμένη μελέτη:

J. T. Fasullo, R. Tomas, S. Stevenson, B. Otto-Bliesner, E. Brady, E. Wahl. The amplifying influence of increased ocean stratification on a future year without a summer. Nature Communications, 2017