Comment les Volcans Contribuent-ils au changement climatique?

Les volcans modifient le climat de la Terre à la fois en le réchauffant et en le refroidissant. Leur effet net sur le climat est aujourd’hui faible comparé à celui des polluants d’origine humaine.

Malgré tout, le changement climatique provoqué à l’époque préhistorique par des éruptions quasi constantes et, au cours des derniers siècles, par une poignée de celles épiques, fournit un avertissement: Il nous aide à imaginer la vie sur Terre si nous laissons l’environnement être ruiné par notre négligence.

Volcans de la Préhistoire

Le nombre d’éruptions volcaniques dans l’histoire enregistrée est pâle par rapport à ce que les scientifiques ont discerné sur l’activité volcanique à l’époque préhistorique.

Il y a environ 252 millions d’années, dans une vaste étendue de l’actuelle Sibérie, les volcans ont régulièrement éclaté pendant environ 100 000 ans. (Cela peut sembler long mais, en termes géologiques, c’est un clin d’œil.)

Les gaz volcaniques et les cendres que le vent soufflait dans le monde ont déclenché une cascade de changements climatiques. Le résultat a été un effondrement calamiteux de la biosphère mondiale qui a tué jusqu’à 95% de toutes les espèces sur Terre. Les géologues appellent cet événement le Grand Mourant.

Catastrophes volcaniques À l’époque historique

Avant 1815, le mont Tambora sur l’île indonésienne de Sumbawa était considéré comme un volcan éteint. En avril de la même année, il a explosé — deux fois. MT. Tambora mesurait autrefois environ 14 000 pieds de haut. Après ses explosions, il n’était que d’environ les deux tiers de sa hauteur.

La plus grande partie de la vie sur l’île a été éradiquée. Les estimations de la mort humaine varient considérablement, des 10 000 tués sur le coup comme indiqué dans le magazine Smithsonian, aux 92 000 que l’United States Geological Survey (USGS) suggère sont morts principalement de faim après que les gaz volcaniques et les cendres ont ruiné les terres et changé le climat. À l’exception de quatre chanceux, tout le royaume de Tambora (10 000 personnes) a disparu dans les explosions.

Avec l’injection rapide de cendres et de gaz dans l’atmosphère, les moussons en Asie se sont développées plus lentement, entraînant des sécheresses qui ont conduit à la famine. La sécheresse a été suivie d’inondations qui ont modifié l’écologie microbienne du golfe du Bengale. Cela semble être ce qui a donné lieu à une nouvelle variante du choléra et à une pandémie mondiale de choléra. Au début du XIXe siècle, les agences de santé publique n’étaient pas en coordination, de sorte que le nombre de morts de la pandémie est difficile à identifier. Les estimations non définitives le situent dans les dizaines de millions.

L’année suivante, le refroidissement global induit par Tambora était si sévère que 1816 est souvent considéré comme « l’année sans été » et comme le « petit âge glaciaire ». »Des tempêtes de neige ont balayé l’Amérique du Nord et certaines parties de l’Europe pendant les mois d’été, tuant les cultures et le bétail et créant famine, émeutes et crise des réfugiés. Les peintures de l’année montrent des ciels sombres et étrangement colorés.

Le mont Tambora et une poignée d’autres désastres volcaniques mis à part, les choses n’ont pas été aussi dramatiques à l’époque historique qu’à la préhistoire.

Selon l’USGS, le long des crêtes océaniques de la Terre où les plaques tectoniques glissent les unes au-delà des autres sous les eaux profondes, la roche en fusion du manteau surchauffé de la Terre s’élève constamment des profondeurs de la croûte terrestre et crée de nouveaux fonds océaniques. Techniquement, tous les endroits le long de la crête où la roche en fusion entrante rencontre l’eau de l’océan sont des volcans. En dehors de ces endroits, il y a environ 1 350 volcans potentiellement actifs dans le monde, et seulement environ 500 d’entre eux ont éclaté dans l’histoire enregistrée. Leurs effets sur le climat ont été profonds, mais surtout de courte durée.

Bases des volcans

L’USGS définit les volcans comme des ouvertures dans la croûte terrestre par lesquelles les cendres, les gaz chauds et la roche en fusion (alias « magma » et « lave ») s’échappent lorsque le magma remonte à travers la croûte terrestre et sort des flancs ou du sommet d’une montagne.

Certains volcans se déchargent lentement, presque comme s’ils expiraient. Pour d’autres, l’éruption est explosive. Avec une force et une température mortelles, la lave, des morceaux de roche solide brûlants et des gaz explosent. (À titre d’exemple de la quantité de matière qu’un volcan peut cracher, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) estime que le mont Tambora a éjecté 31 miles cubes de cendres. Le magazine Wired calcule que les cendres à ce volume pourraient « enterrer toute la surface de jeu du Fenway Park à Boston à 81 544 miles (131 322 km) de profondeur. »)

Le mont Tambora a été la plus grande éruption de l’histoire. Malgré cela, les volcans en général crachent beaucoup de cendres. Les gaz aussi. Lorsqu’une montagne « souffle » à son sommet, les gaz éjectés peuvent atteindre la stratosphère, qui est la couche d’atmosphère qui s’étend d’environ 6 miles à 31 miles au-dessus de la surface de la Terre.

Effets climatiques des Cendres et des gaz des volcans

Alors que les volcans surchauffent l’air environnant et réchauffent localement les températures tandis que la montagne et sa lave restent rouges, le refroidissement global est l’effet le plus prolongé et le plus profond.

Réchauffement climatique

Le dioxyde de carbone (CO2), qui est également le gaz à effet de serre d’origine humaine le plus responsable du réchauffement du climat terrestre, est l’un des principaux gaz rejetés par les volcans. Le CO2 réchauffe le climat en piégeant la chaleur. Il permet le rayonnement de courte longueur d’onde du soleil à travers l’atmosphère, mais il le fait tout en empêchant environ la moitié de l’énergie thermique résultante (qui est un rayonnement de longue longueur d’onde) de s’échapper de l’atmosphère terrestre et de revenir dans l’espace.

L’USGS estime que les volcans contribuent chaque année à environ 260 millions de tonnes de CO2 dans l’atmosphère. Malgré cela, le CO2 émis par les volcans n’a probablement pas d’effet significatif sur le climat.

La NOAA estime que les humains empoisonnent l’atmosphère terrestre avec 60 fois plus de CO2 que les volcans. L’USGS suggère que la différence est encore plus grande; il rapporte que les volcans libèrent moins de 1% du CO2 que les humains libèrent, et que « le dioxyde de carbone libéré lors des éruptions volcaniques contemporaines n’a jamais provoqué de réchauffement climatique détectable de l’atmosphère. »

Refroidissement mondial, Pluies acides et Ozone

Comme les conséquences hivernales des explosions du mont Tambora ont été évidentes, le refroidissement mondial induit par les volcans est un énorme danger. Les pluies acides et la destruction de la couche d’ozone sont d’autres effets catastrophiques des volcans.

Refroidissement global

À partir de gaz: Outre le CO2, les gaz volcaniques comprennent le dioxyde de soufre (SO2). Selon l’USGS, le SO2 est la cause la plus importante du refroidissement mondial induit par les volcans. Le SO2 se convertit en acide sulfurique (H2SO4), qui se condense en fines gouttelettes de sulfate qui se combinent à la vapeur volcanique et créent une brume blanchâtre communément appelée « vog. »Soufflé autour du monde par le vent, vog réfléchit dans l’espace presque tous les rayons solaires entrants qu’il rencontre.

Autant de SO2 que les volcans mettent dans la stratosphère, l’Agence de protection de l’environnement (EPA) qualifie la principale source de brume de SO2 de « combustion de combustibles fossiles par les centrales électriques et autres installations industrielles. »Salut, les volcans. Vous êtes relativement à l’aise sur ce plan.

Des cendres: Les volcans jettent des tonnes de minuscules fragments de roche, de minéraux et de verre vers le ciel. Alors que les plus gros morceaux de cette « cendre » tombent assez rapidement de l’atmosphère, les plus petits montent dans la stratosphère et restent à des altitudes extrêmement élevées, où le vent les secoue. Les millions ou milliards de minuscules particules de cendres réfléchissent les rayons solaires entrants loin de la Terre et vers le soleil, refroidissant le climat de la Terre aussi longtemps que les cendres restent dans la stratosphère.

À partir de gaz et de cendres travaillant ensemble: Des géophysiciens de plusieurs institutions de Boulder, au Colorado, ont effectué une simulation climatique et comparé leurs résultats avec des observations recueillies par satellite et par avion après le Mt tropical. Éruption du Kelut de février 2014. Ils ont constaté que la persistance du SO2 dans l’atmosphère dépendait de manière significative de la présence ou non de particules de cendres enrobées. Plus de SO2 sur les cendres a entraîné un SO2 plus durable capable de refroidir le climat.

Pluies acides

On pourrait imaginer qu’une solution facile au réchauffement climatique serait d’infuser intentionnellement la stratosphère de SO2 pour créer un refroidissement. Cependant, l’acide chlorhydrique (HCl) est présent dans la stratosphère. Il est là à cause de la combustion du charbon industriel sur Terre et aussi parce que les volcans l’éjectent.

Lorsque le SO2, le HCl et l’eau précipitent sur Terre, ils le font sous forme de pluies acides, qui éliminent les nutriments du sol et lessivent l’aluminium dans les cours d’eau, tuant de nombreuses espèces de vie marine. Si les scientifiques tentaient de contrer le réchauffement climatique avec du SO2, ils pourraient faire des ravages.

Ozone

Outre son potentiel de précipitation sous forme de pluies acides, le HCl volcanique présente un autre danger: il menace la couche d’ozone terrestre, qui protège l’ADN de toute vie végétale et animale de la destruction par le rayonnement solaire ultraviolet sans entraves. Le HCl se décompose rapidement en chlore (Cl) et en monoxyde de chlore (ClO). Cl détruit l’ozone. Selon l’EPA, « Un atome de chlore peut détruire plus de 100 000 molécules d’ozone. »

Les données satellitaires après les éruptions volcaniques aux Philippines et au Chili ont montré une perte d’ozone allant jusqu’à 20% dans la stratosphère au-dessus des volcans.

Les plats à emporter

Par rapport à la pollution causée par l’homme, la contribution des volcans au changement climatique est faible. Le CO2, le SO2 et le HCl qui ruinent le climat dans l’atmosphère terrestre sont principalement le résultat direct de processus industriels. (Les cendres provenant de la combustion du charbon sont principalement un polluant terrestre et atmosphérique inférieur, et sa contribution au changement climatique peut donc être limitée.)

Malgré le rôle relativement insignifiant que les volcans jouent généralement dans le changement climatique, les inondations, les sécheresses, la famine et les maladies qui ont suivi les méga-volcans peuvent constituer un avertissement. Si la pollution atmosphérique causée par l’homme se poursuit sans relâche, les inondations, les sécheresses, les famines et les maladies pourraient devenir imparables.