Jak sopky přispívají ke změně klimatu?

sopky mění zemské klima oteplováním i ochlazováním. Jejich čistý účinek na klima je dnes malý ve srovnání s lidskými znečišťujícími látkami.

přesto změna klimatu způsobená v pravěku téměř konstantními erupcemi a v posledních několika stoletích hrstkou epických poskytuje varování: pomáhá nám představit si život na zemi, pokud necháme životní prostředí zničit naší nedbalostí.

sopky pravěku

počet sopečných erupcí v zaznamenané historii bledne ve srovnání s tím, co vědci rozeznali o sopečné činnosti v pravěku.

zhruba před 252 miliony let, v obrovském prostoru dnešní Sibiře, sopky vytrvale vybuchly asi 100 000 let. (To se může zdát jako dlouhá doba, ale z geologického hlediska je to mrknutí oka.)

sopečné plyny a popel, které vítr foukal po celém světě, spustily kaskádu klimatických změn. Výsledkem byl kalamitní celosvětový kolaps biosféry, který zabil až 95% všech druhů na Zemi. Geologové tuto událost označují za velké umírání.

sopečné katastrofy v historických dobách

před rokem 1815 byla hora Tambora na indonéském ostrově Sumbawa považována za vyhynulou sopku. V dubnu téhož roku explodovala-dvakrát. M. Tambora byla kdysi vysoká asi 14 000 stop. Po jeho explozích byla jen asi dvě třetiny vysoká.

většina života na ostrově byla vymýcena. Odhady lidské smrti se velmi liší, od 10 000 zabitých okamžitě, jak bylo uvedeno v časopise Smithsonian, až po 92 000, které podle amerického Geologického průzkumu (USGS) zemřely většinou hladem poté, co sopečné plyny a popel zničily zemi a změnily klima. Až na čtyři šťastné lidi zmizelo při výbuchu celé království Tambora (10 000 lidí).

s rychlým vstřikováním popela a plynů do atmosféry se monzuny v Asii vyvíjely pomaleji, což mělo za následek sucha, která vedla k hladomoru. Po suchu následovaly povodně, které změnily mikrobiální ekologii Bengálského zálivu. Zdá se, že to vyvolalo novou variantu cholery a globální pandemii cholery. Na počátku devatenáctého století nebyly agentury veřejného zdraví v koordinaci, takže počet obětí pandemie je těžké určit. Nepřesvědčivé odhady se pohybují v desítkách milionů.

do následujícího roku bylo Globální chlazení vyvolané Tamborou tak silné, že rok 1816 je často připomínán jako „rok bez léta“ a jako „malá doba ledová“.“Sněhové bouře zametly Severní Ameriku a části Evropy během letních měsíců, zabíjely plodiny a hospodářská zvířata a vytvářely hladomor, nepokoje a uprchlickou krizi. Obrazy z roku ukazují tmavé, podivně barevné nebe.

Mount Tambora a znepokojivě velká hrstka dalších sopečných katastrof stranou, záležitosti nebyly v historických dobách zdaleka tak dramatické jako v pravěku.

podle USGS, podél oceánských hřebenů země, kde tektonické desky klouzají kolem sebe pod hlubokou vodou, roztavená hornina z přehřátého pláště Země neustále stoupá hluboko uvnitř zemské kůry a vytváří nové oceánské dno. Technicky, všechna místa podél hřebene, kde se příchozí roztavená hornina setkává s oceánskou vodou, jsou sopky. Kromě těchto míst je na celém světě asi 1350 potenciálně aktivních sopek a jen asi 500 z nich v zaznamenané historii vybuchlo. Jejich účinky na klima byly hluboké, ale většinou krátkodobé.

základy sopky

USGS definuje sopky jako otvory v zemské kůře, kterými uniká popel, horké plyny a roztavená hornina (aka „magma“ a „láva“), když magma tlačí nahoru přes zemskou kůru a ven po stranách nebo na vrchol hory.

některé sopky se vypouštějí pomalu, téměř jako by vydechovaly. Pro ostatní je erupce výbušná. Se smrtící silou a teplotou, láva, hořící kusy pevné skály, a plyny sfouknout. (Jako příklad toho, kolik materiálu může sopka chrlit, odhaduje Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA), že Hora Tambora vysunula 31 kubických mil popela. Časopis Wired vypočítává, že popel v tomto objemu mohl “ pohřbít celou hrací plochu Fenway Parku v Bostonu 81,544 mil (131,322 km) hluboko.“)

Mount Tambora byla největší erupcí v zaznamenané historii. Přesto sopky obecně vyplivly hodně popela. Plyny taky. Když Hora „fouká“ na svém vrcholu, vyhozené plyny se mohou dostat do stratosféry, což je vrstva atmosféry, která sahá od asi 6 mil do 31 mil nad zemským povrchem.

klimatické účinky popela a plynů sopky

zatímco sopky přehřívají okolní vzduch a teplé teploty lokálně, zatímco hora a její láva zůstávají červeně horké, Globální chlazení je dlouhodobější a hlubší účinek.

globální oteplování

jedním z primárních plynů, které sopky vypouštějí, je oxid uhličitý (CO2)—což je také skleníkový plyn vytvořený člověkem, který je nejvíce zodpovědný za vytápění zemského klimatu. CO2 ohřívá klima zachycením tepla. Umožňuje záření krátké vlnové délky ze slunce dovnitř atmosférou, ale činí tak při blokování asi poloviny výsledné tepelné energie (což je záření s dlouhou vlnovou délkou) z úniku zemské atmosféry a pohybu zpět do vesmíru.

USGS odhaduje, že sopky každoročně přispívají do atmosféry asi 260 miliony tun CO2. Přesto CO2 emitovaný sopkami pravděpodobně nemá významný vliv na klima.

NOAA odhaduje, že lidé otravují zemskou atmosféru 60krát více CO2 než sopky. USGS naznačuje, že rozdíl je ještě větší; uvádí, že sopky uvolňují méně než 1% CO2, které lidé uvolňují, a že “ oxid uhličitý uvolněný při současných sopečných erupcích nikdy nezpůsobil detekovatelné globální oteplování atmosféry.“

Globální chlazení, kyselý déšť a ozon

vzhledem k tomu, že zimní následky výbuchů hory Tambora byly zřejmé, Globální chlazení vyvolané sopkou představuje obrovské nebezpečí. Kyselý déšť a zničení ozonové vrstvy jsou další katastrofické účinky sopek.

Globální chlazení

z plynu: Kromě CO2 zahrnují sopečné plyny oxid siřičitý (SO2). Podle USGS je SO2 nejvýznamnější příčinou vulkanicky vyvolaného globálního chlazení. SO2 se převádí na kyselinu sírovou (H2SO4), která kondenzuje na jemné síranové kapičky, které se kombinují se sopečnou párou a vytvářejí bělavý opar, který se běžně nazývá „vog.“Foukané po celém světě větrem, vog odráží zpět do vesmíru téměř všechny příchozí sluneční paprsky, se kterými se setkává.

stejně jako sopky vložené do stratosféry označuje agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) primární zdroj oparu SO2 jako “ spalování fosilních paliv elektrárnami a jinými průmyslovými zařízeními.“Hej, sopky. V tomto počtu jste relativně mimo háček.

z popela: sopky házejí tuny drobných úlomků horniny, minerálů a skla k obloze. Zatímco větší kusy tohoto „popela“ vypadávají z atmosféry poměrně rychle, ty nejmenší se zvedají do stratosféry a zůstávají v extrémně vysokých nadmořských výškách, kde je vítr buffuje. Miliony nebo miliardy nepatrných částic popela odrážejí příchozí sluneční paprsky od země a zpět směrem ke slunci, chlazení zemského klimatu tak dlouho, dokud popel zůstane ve stratosféře.

z plynu a popela spolupráce: geofyzici z několika institucí v Boulderu v Coloradu provedli simulaci klimatu a porovnali své výsledky s pozorováními shromážděnými satelity a letadly po tropické Mt. Kelut erupce února 2014. Zjistili, že perzistence SO2 v atmosféře významně závisí na tom, zda má potažené částice popela. Více SO2 na popelu vedlo k dlouhodobějšímu SO2 schopnému chlazení klimatu.

kyselý déšť

lze si představit, že snadným řešením globálního oteplování by bylo úmyslné naplnění stratosféry SO2 k vytvoření chlazení. Kyselina chlorovodíková (HCl) je však přítomna ve stratosféře. Je tam kvůli spalování průmyslového uhlí na Zemi a také proto, že ho sopky vypuzují.

když se SO2, HCl a voda vysráží na zem, dělají to jako kyselý déšť, který zbavuje živiny z půdy a vyplavuje hliník do vodních cest, čímž zabíjí mnoho druhů mořského života. Kdyby se vědci pokusili čelit globálnímu oteplování pomocí SO2, mohli by způsobit zmatek.

Ozon

kromě svého potenciálu srážet se jako kyselý déšť představuje sopečný HCl další nebezpečí: ohrožuje ozonovou vrstvu země, která chrání DNA veškerého rostlinného a živočišného života před ničením neomezeným ultrafialovým slunečním zářením. HCl se rychle rozkládá na chlor (Cl) a oxid chloričitý (ClO). Cl ničí ozon. Podle EPA “ jeden atom chloru může zničit více než 100 000 molekul ozonu.“

satelitní data po sopečných erupcích na Filipínách a Chile ukázala až 20% ztrátu ozonu ve stratosféře nad sopkami.

stánek s jídlem

ve srovnání se znečištěním způsobeným člověkem je příspěvek sopek ke změně klimatu malý. CO2, SO2 a HCl ničící klima v zemské atmosféře jsou většinou přímým důsledkem průmyslových procesů. (Popel ze spalování uhlí je většinou suchozemská a nižší znečišťující látka v atmosféře, a proto může být jeho příspěvek ke změně klimatu omezen.)

navzdory relativně nevýznamné roli, kterou sopky obvykle hrají při změně klimatu, mohou povodně, sucha, hladovění a nemoci, které následovaly po mega-sopkách, stát jako varování. Pokud bude znečištění ovzduší způsobené člověkem pokračovat v nezmenšené míře, povodně, sucha, hladomory a nemoci se mohou stát nezastavitelnými.