Как вулканы влияют на климат

Столб вулканического пепла в атмосфере. Фото: Björn Oddsson / Nature Geoscience

Большая часть опасных разломов в земной коре находится в пределах Тихоокеанского вулканического кольца. Огненный пояс, как его еще называют, простирается вдоль берегов Южной и Северной Америки, Камчатки, Японии, Филиппин, Новой Зеландии и Антарктиды.

Когда наша планета была еще совсем юной, она содрогалась от бессчетного количества подземных толчков, а из ядра постоянно вырывались расплавленные породы и газы. Во многом, как считают ученые, вулканическая активность способствовала становлению Земли как колыбели жизни. Но для современных людей извержение — это всегда катастрофа, последствия которой могут быть ужасающими.

На краю угрозы — от Атлантиды до наших дней

Один из известнейших природных катаклизмов в истории — пробуждение вулкана Санторини. Это событие, произошедшее примерно в середине второго тысячелетия до нашей эры, привело к закату Минойской цивилизации. Есть мнение, что именно его описывал древнегреческий историк Платон, связавший выход из спячки этого огнедышащего исполина с затоплением мифической Атлантиды.

Вид на вулкан острова Санторини. Фото: de.academic

До Минойского катаклизма земли вокруг Санторини представляли собой большой круглый остров, после — окаймленный скалами полумесяц тверди. Извержение в Эгейском море сопровождалось сильнейшими выбросами лавы, пепельными осадками и землетрясениями. Конус вулкана, не выдержав собственного веса, рухнул в пустой магматический резервуар. Вслед за ним туда хлынули морские воды, образовав гигантскую волну, которая прокатилась по архипелагу Киклады и добралась до северного побережья острова Крит. Ужасающих масштабов цунами стерло с лица Земли поселения на островах Эгейского моря.

Жерло Санторини. Фото из открытых источников

И сегодня остров Санторини, или Тира, заманчивый вариант для туризма и отдыха, находится на пороховой бочке. Последний раз расположенный в центре острова действующий вулкан напоминал о себе в 1950 году. Ученые полагают, что рано или поздно извержение повторится. Его силу предугадать невозможно, как и точное время, когда оно произойдет. Остается надеяться, что современные технологии позволят предупредить катастрофу.

Что ученые говорят о последствиях извержений

Чтобы выяснить, имеют ли сопровождаемые выбросами лавы и пепла сотрясения земли долгосрочные последствия, нужно изучить, как извержения влияют на экологию и климат.

Ученые полагают, что даже кратковременная, по меркам человека, масштабная вулканическая активность может изменить радиационный баланс планеты, являющийся энергетической основой существования и развития экосистемы, циркуляции атмосферы, морских течений и прочих процессов. Выбрасываемые в воздух аэрозоли поглощают часть исходящего от земли тепла и рассеивают значительную часть входящего солнечного излучения. Этот эффект может сохраняться на протяжении от двух до трех лет.

Извержение вулкана Сарычев на Курильских островах. Фото: NASA

Кроме того, выделяемые в результате подземных взрывов серные газы превращаются в сульфатный аэрозоль — мельчайшие капли, на три четверти состоящие из серной кислоты. После извержения эти частицы могут задерживаться в стратосфере на три-четыре года, сообщает сайт NASA. Серная кислота — крайне токсичное вещество. Вдыхание ее паров вызывает у животных и людей воспаления и болезни дыхательных путей, при попадании вещества на кожу остаются химические ожоги.

Пинатубо как лакмусовая бумажка для климата

Одним из крупнейших катаклизмов XX века стало извержение филиппинского вулкана Пинатубо в 1991 году. Изучение его последствий легло в основу научной работы, к которой мы обратимся в этой статье.

Еще за год до катастрофы на острове Лусон произошло мощное землетрясение. Спустя несколько месяцев из недр Пинатубо начала подниматься магма, было зафиксировано множество подземных толчков, а в северной части вулкана прогремели три взрыва. Тревожные настроения усилили гигантские выбросы диоксида серы, что астрофизики Гарвард-Смитсоновского центра в штате Массачусетс (США) считают одним из главных признаков грядущего извержения. Власти Филиппин начали эвакуацию.

Пробуждение Пинатубо в 1991 году. Фото из открытых источников

Сильнейший выброс тефры (собирательный термин, который включает в себя все, что вырывается из кратера в воздух — прим. «Климат России») произошел утром 15 июня, в то время как пепельная колонна достигла невероятной высоты в 35 километров. Активность вулкана совпала по времени с появлением у берегов Лусона тайфуна. Ветер подхватил и разнес золу по окрестностям — смешиваясь с дождем, она оседала на крышах домов и сельскохозяйственных угодьях. Вулкан сотрясал маленький филиппинский остров до сентября. Несмотря на то, что не все население смогло вовремя покинуть свои дома, эвакуация помогла спасти тысячи жизней.

Выброшенный Пинатубо пепел настигает автомобиль. Фото: albertogarciaphotography.com

События в Пинатубо заметно повлияли на климат Земли. В атмосферу попало огромное количество пыли и пепла, а еще около 20 миллионов тонн двуокиси серы, которые за год разлетелись по всей планете. К такому заключению пришли профессоры кафедры энвироники (наука об управлении окружающей средой — прим. «Климат России») Университета Ратджерса в штате Нью-Джерси (США) Георгий Стенчиков и Алан Робок совместно с Хансом Графом и Инго Кирхнером из Института метеорологии имени Макса Планка. Ученые провели серию опытов, моделирующих климатические изменения на основе результатов наблюдения за вулканическими аэрозолями. Команда исследователей разработала модель циркуляции атмосферы с учетом и без учета тефры, выброшенной вулканом Пинатубо.

При сопоставлении результатов на фоне общего снижения температуры тропосферы, то есть нижних слоев атмосферы, ученые отметили потепление воздуха над континентами Северного полушария зимой. Это наблюдение позволило сделать вывод о том, что вулканические аэрозоли приводят в движение механизм климатических изменений.

В то же время величественные исполины играют важную роль в периодическом охлаждении планеты, заключили исследователи. Когда пепел и диоксид серы выбрасываются в воздух, возникает «глобальное затемнение», при котором солнечные лучи отражаются обратно в космос. Из-за этого снижается количество тепла, поглощаемого атмосферой. Открытие данного явления натолкнуло ученых на мысль использовать заслоны из SO2 для регулирования энергетического баланса планеты и борьбы с глобальным потеплением.

Вулкан Пинатубо сегодня. Фото: alexcheban.livejournal.com

Многие люди, отрицающие антропогенный фактор изменения климата, утверждают, что климатические сдвиги происходят вследствие выбросов парниковых газов, происходящих в период активности вулканов. Но если верить науке, объемы подобной эмиссии не сопоставимы с той, за которую отвечает человек. По данным геологической службы США, наземные и подводные вулканы выбрасывают от 0,18 до 0,44 млрд тонн углекислого газа в год. Для сравнения: в 2014 году в результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу поступило порядка 40 млрд тонн CO2.

Безусловно, случаются мощные вулканические извержения, которые способны менять климат Земли, но это происходит крайне редко. Ученые единодушны — гораздо сильнее на процесс глобального потепления влияют антропогенные выбросы парниковых газов.

Автор: Алина Гребенкина