Hvordan bidrager vulkaner til klimaændringer?

vulkaner ændrer Jordens klima både ved opvarmning og afkøling. Deres nettoeffekt på klimaet i dag er lille sammenlignet med menneskeskabte forurenende stoffer.

alligevel giver klimaændringerne forårsaget i forhistorisk tid af næsten konstante udbrud og i løbet af de sidste par århundreder af en håndfuld episke en advarsel: Det hjælper os med at forestille os livet på jorden, hvis vi lader miljøet blive ødelagt af vores uagtsomhed.

forhistoriske vulkaner

antallet af vulkanudbrud i den registrerede historie blegner i sammenligning med, hvad forskere har set om vulkansk aktivitet i forhistorisk tid.

for cirka 252 millioner år siden, i et stort skår af det, der nu er Sibirien, brød vulkaner støt ud over omkring 100.000 år. (Det kan virke som lang tid, men i geologiske termer er det blinke i øjet.)

de vulkanske gasser og aske, som vinden blæste rundt om i verden, udløste en kaskade af klimaændringer. Resultatet var et katastrofalt, verdensomspændende biosfærekollaps, der dræbte så meget som 95% af alle arter på jorden. Geologer henviser til denne begivenhed som den store døende.

vulkanske katastrofer i historisk tid

før 1815 blev Mount Tambora på den Indonesiske ø antaget at være en uddød vulkan. I April samme år eksploderede det—to gange. Mt. Tambora var engang omkring 14.000 fod høj. Efter eksplosionerne var den kun omkring to tredjedele så høj.

det meste liv på øen blev udryddet. Estimater for menneskelig død varierer meget, fra de 10.000 dræbte øjeblikkeligt som rapporteret i Smithsonian magasin, til de 92.000, som United States Geological Survey (USGS) antyder, døde for det meste af sult efter vulkanske gasser og aske ødelagde landet og ændrede klimaet. Bortset fra fire heldige mennesker forsvandt hele kongeriget Tambora (10.000 mennesker stærke) i eksplosionerne.

med den hurtige indsprøjtning af aske og gasser i atmosfæren udviklede monsunerne i Asien sig langsommere, hvilket resulterede i tørke, der førte til hungersnød. Tørke blev efterfulgt af oversvømmelser, der ændrede den mikrobielle økologi i Bengalbugten. Dette ser ud til at være det, der gav anledning til en ny koleravariant og global kolerapandemi. I begyndelsen af det nittende århundrede var folkesundhedsagenturer ikke i koordinering, så pandemiens dødstal er svært at finde ud af. Ikke-endelige skøn peger det i titusindvis af millioner.

det følgende år var Tambora-induceret global afkøling så alvorlig, at 1816 ofte huskes som “Året uden sommer” og som “den lille istid.”Snestorme fejede Nordamerika og dele af Europa i sommermånederne, dræbte afgrøder og husdyr og skabte hungersnød, optøjer og en flygtningekrise. Malerier fra året viser mørke, underligt farvede himmel.

Mount Tambora og en foruroligende stor håndfuld andre vulkanske katastrofer til side har sager ikke været nær så dramatiske i historiske tider som de var under forhistorien.

ifølge USGS, langs jordens oceaniske højder, hvor tektoniske plader glider forbi hinanden under dybt vand, stiger smeltet sten fra Jordens overophedede mantel konstant fra dybt inde i jordskorpen og skaber nyt havbund. Teknisk set er alle steder langs ryggen, hvor indgående smeltet sten møder havvand, vulkaner. Bortset fra disse steder er der omkring 1.350 potentielt aktive vulkaner over hele verden, og kun omkring 500 af dem er udbrudt i registreret historie. Deres virkninger på klimaet har været dybe, men for det meste kortvarige.

Volcano Basics

USGS definerer vulkaner som åbninger i jordskorpen, hvorigennem aske, varme gasser og smeltet sten (aka “magma” og “lava”) undslipper, når magma skubber op gennem jordskorpen og ud af et bjergs sider eller top.

nogle vulkaner udledes langsomt, næsten som om de udånder. For andre er udbruddet eksplosivt. Med dødelig kraft og temperatur blæser lava, brændende klumper af fast sten og gasser ud. (Som et eksempel på, hvor meget materiale en vulkan kan Spy, vurderer National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), at Mount Tambora udstødte 31 kubikmeter aske. Ash ved dette volumen kunne ” begrave hele spillefladen i Boston 81.544 miles (131.322 km) dybt.”)

Mount Tambora var det største udbrud i historien. Alligevel spytter vulkaner generelt meget aske ud. Også gasser. Når et bjerg “blæser” øverst, kan de udstødte gasser nå ind i stratosfæren, som er atmosfærelaget, der strækker sig fra omkring 6 miles til 31 miles over jordens overflade.

klimaeffekter af vulkanernes aske og gasser

mens vulkaner overvarmer den omgivende luft og varme temperaturer lokalt, mens bjerget og dets lava forbliver rødglødende, er global afkøling den mere langvarige og dybe effekt.

Global opvarmning

en af de primære gasser, som vulkaner udleder, er CO2—som også er den menneskeskabte drivhusgas, der er mest ansvarlig for opvarmning af Jordens klima. CO2 varmer klimaet ved at fange varme. Det tillader kortbølgelængdestråling fra solen ind gennem atmosfæren, men det gør det, mens det blokerer omkring halvdelen af den resulterende varmeenergi (som er langbølgelængdestråling) fra at undslippe Jordens atmosfære og bevæge sig tilbage i rummet.

USGS vurderer, at vulkaner bidrager med omkring 260 millioner tons CO2 til atmosfæren hvert år. Alligevel har CO2, der udledes af vulkaner, sandsynligvis ikke en signifikant effekt på klimaet.

NOAA estimerer, at mennesker forgifter Jordens atmosfære med 60 gange mere CO2 end vulkaner gør. USGS antyder, at forskellen er endnu større; det rapporterer, at vulkaner frigiver mindre end 1% af den CO2, som mennesker frigiver, og at “kulsyre frigivet i nutidige vulkanudbrud har aldrig forårsaget påviselig global opvarmning af atmosfæren.”

global køling, syreregn og gas

da den vinterlige efterdybning af Mount Tamboras eksplosioner gjorde det klart, er vulkaninduceret global afkøling en enorm fare. Syreregn og ødelæggelsen af osomonlaget er andre katastrofale virkninger af vulkaner.

global køling

fra gas: Ud over CO2 omfatter vulkanske gasser svovldiokse (SO2). Ifølge USGS er SO2 den væsentligste årsag til vulkansk induceret global afkøling. SO2 konverterer til svovlsyre (H2SO4), som kondenserer til fine sulfatdråber, der kombineres med vulkansk damp og skaber en hvidlig tåge, der almindeligvis kaldes “vog.”Blæst rundt om i verden af vind reflekterer vog tilbage i rummet næsten alle de indkommende solstråler, den støder på.

så meget SO2 som vulkaner sat i stratosfæren, Miljøstyrelsen (EPA) mærker den primære kilde til SO2 dis som “afbrænding af fossile brændstoffer af kraftværker og andre industrielle faciliteter.”Hej, vulkaner. Du er relativt off the hook på denne optælling.

fra aske: vulkaner kaster tonsvis af små fragmenter af sten, mineraler og glas mod himlen. Mens de større stykker af denne “aske” falder ud af atmosfæren ret hurtigt, stiger de mindste ind i stratosfæren og forbliver i ekstremt høje højder, hvor vindbuffeter dem. De millioner eller milliarder af minuscule askepartikler afspejler indkommende solstråler væk fra jorden og tilbage mod solen, køling Jordens klima, så længe aske forbliver i stratosfæren.

fra gas og aske, der arbejder sammen: geofysikere fra flere institutioner i Boulder, Colorado, kørte en klimasimulering og sammenlignede deres resultater med observationer indsamlet via satellit og fly efter den tropiske Mt. Kelut udbrud af februar 2014. De fandt ud af, at persistensen af SO2 i atmosfæren var signifikant afhængig af, om den havde overtrukne askepartikler. Mere SO2 på aske resulterede i længerevarende SO2 i stand til at afkøle klimaet.

syreregn

man kan forestille sig, at en nem løsning på den globale opvarmning ville være at bevidst indgyde stratosfæren med SO2 for at skabe afkøling. Imidlertid er saltsyre (HCI) til stede i stratosfæren. Det er der på grund af industriel kulforbrænding på jorden, og også fordi vulkaner skubber det ud.

når SO2, HCl og vand falder ned på Jorden, gør de det som sur regn, der strimler næringsstoffer fra jorden og udvaskes aluminium i vandveje og dræber mange arter af marine liv. Skulle forskere forsøge at imødegå den globale opvarmning med SO2, kan de skabe kaos.

Osomon

bortset fra dets potentiale til at udfælde som sur regn, udgør vulkansk HCl en anden fare: det truer Jordens osomonlag, som beskytter DNA ‘ et i alt plante-og dyreliv mod ødelæggelse ved Uhindret ultraviolet solstråling. HCI nedbrydes hurtigt til chlor (Cl) og chlormonilte (ClO). Cl ødelægger ossone. Ifølge EPA kan ” et chloratom ødelægge over 100.000 molekyler.”

satellitdata efter vulkanudbrud i Filippinerne og Chile viste et tab på op til 20% i stratosfæren over vulkanerne.

afhentning

sammenlignet med menneskeskabt forurening er det bidrag, som vulkaner yder til klimaændringer, lille. Den klimaforstyrrende CO2, SO2 og HCl i Jordens atmosfære er for det meste det direkte resultat af industrielle processer. (Aske fra kulforbrænding er for det meste et jordbaseret og lavere atmosfærisk forurenende stof, og dets bidrag til klimaændringer kan derfor være begrænset.)

på trods af den relativt ubetydelige rolle, som vulkaner typisk spiller i klimaændringer, kan oversvømmelser, tørke, sult og sygdom, der er opstået efter mega-vulkaner, stå som en advarsel. Hvis den menneskeskabte luftforurening fortsætter uformindsket, kan oversvømmelser, tørke, hungersnød og sygdom blive ustoppelige.