Ролята на вулканите за промените в климата

Вулканичните изригвания и тяхното въздействие върху атмосферата

Вулканичната дейност има осезаем ефект върху земната атмосфера. В резултат на вулканичните изригвания в ниските слоеве на атмосферата се отделят значителни количества аерозоли и парникови газове. Докато аерозолите водят до намаляване на постъпващата радиация върху земната повърхност и глобално понижават температурата на Земята за определен период от време, то парниковите газове водят до затопляне. Въпреки това климатичните промени не могат да се обяснят с вулканизма, тъй като количеството парникови газове, отделени от антропогенната дейност, значително превишава вулканичните емисии на въглероден диоксид.

Земната атмосфера представлява смес от различни газове и е съставена главно от азот (78%) и кислород (21%), а също така и от малки количества въглероден диоксид (CO2) и аргон (Ar). В състава на въздуха участват също различно количество водни пари и други газове, като последните се измерват в хилядни и/или милионни части от процента. В резултат от вулканичните изригвания в тропо– и стратосферата постъпват големи количества водни пари, CO2, серен диоксид (SO2), хлороводород (HCl), флуороводород (HF) и пепел (McGee et al., 1997). Вулканичната пепел може да се разнесе на стотици и дори хиляди километри от преобладаващите ветрове и да причини промени в метеорологичните условия, продължаващи от няколко дни до няколко седмици. Често това има и негативен икономически ефект върху въздушния трафик. Въпреки това повишеното пепелно съдържание не оказва съществено влияние върху климата, за разлика от емисиите на CO2, който е парников газ. От друга страна, отделеният SO2 участва в химични реакции, превръщайки се в сярна киселина (H2SO4). Тя се кондензира бързо в стратосферата и образува сулфатни аерозоли (фиг. 1). Те от своя страна, отразяват постъпващата към Земята слънчева радиация, което води до охлаждане на приземния въздушен слой. Освен това сулфатните аерозоли абсорбират топлината, излъчена от земната повърхност, като по този начин затоплят стратосферата. Следователно промяната на климата вследствие на вулкански ерупции, зависи от мащаба на изригването и количеството на отделените газове.

Фиг. 1 Реакции на вулканските газове с атмосферния въздух (Изображение: USGS)

Изригването на вулкана Пинатубо, разположен на о. Лусон (Филипински острови), се счита за едно от най-големите през XX век. На 15 юни 1991 г. вулканът отделя 5 км3 материал в атмосферата, образувайки облак издигащ се на височина 35 км. При това изригване в стратосферата са постъпили 20 млн. тона SO2, които са причинили глобално захлаждане на атмосферата в периода 1991 – 1993 г. с около 0.1°–0.3°C (Robock, Mao, 1994). Вероятно изригването на Пинатубо е имало по-малки мащаби от изригването на Кракатау през 1883 г. и Тамбора през 1915 г. Това са само примери за ефекта от вулканичните изригвания върху климата в исторически план. Допуска се, че някои мега изригвания могат да оказват много по-времетраен/дългосрочен ефект върху климата (Zielinski, 2000)

Според съвременните разбирания климатичните промени са предизвикани от промените в постъпващата слънчевата радиация, концентрацията на парникови газове и аерозоли в атмосферата. Често се правят опити за обяснение на настъпващите промени на климата на Земята чрез вулканите, които са естествени източници на парникови газове (CO2). Според скептиците повишаването на концентрацията на CO2 в атмосферата е причинено от мащабните вулканични изригвания. Проучванията на вулканичните емисии позволяват на учените да сравняват количествата на вулканичните газове с емисиите, създадени от антропогенната дейност и да оценят въздействието както на минали, така и на бъдещи изригвания върху климата на Земята. Анализът на получените и обобщени данни на глобално ниво показва, че в резултат на човешката дейност годишно се отделят 35 гигатона CO2 (1 гигатон = 1 млрд. тона), а от вулканските изригвания се отделя между 0.15 и 0.26 гигатона CO2 или между 134 и 233 пъти по-малко CO2  спрямо антропогенните емисии (Gerlach, 2011). Дори най-големите изригвания не могат да се сравняват по количество отделен CO2 с антропогенните дейности. Изригването на вулкана Пинатубо е отделило 0.05 гигатона CO2, докато само в резулта на производството на цимент се отделят 1,4 гигатона CO2 годишно (Gerlach, 2011).

В заключение на всичко казано, става ясно, че вулканичната дейност има разнопосочен ефект върху климата. От една страна изригванията отделят аерозоли, които имат доказан ефект за намаляване на средната температура на Земята. В резултат на изригванията се отделят и парникови газове, които имат противоположен ефект. Въпреки това вулканичните изригвания са рядкост, а антропогенната дейност е постоянна. Следователно климатичните промени не могат да се обяснят напълно с вулканичните изригвания. Това налага сериозно преразглеждане на човешките дейности и оценка на въглеродния им отпечатък. Това обаче е друга тема, която заслужава отделно внимание.