Miten tulivuoret edistävät ilmastonmuutosta?

tulivuoret muuttavat maapallon ilmastoa sekä lämmittämällä että viilentämällä sitä. Niiden nettovaikutus ilmastoon on nykyään pieni verrattuna ihmisen aiheuttamiin saasteisiin.

esihistoriallisina aikoina lähes jatkuvien purkausten ja viime vuosisatoina muutamien eeppisten purkausten aiheuttama ilmastonmuutos antaa kuitenkin varoituksen: se auttaa meitä kuvittelemaan elämää maapallolla, jos annamme ympäristön tuhoutua huolimattomuudellamme.

esihistorian tulivuoret

muistiin merkityn historian tulivuorenpurkausten määrä kalpenee verrattuna siihen, mitä tutkijat ovat havainneet vulkaanisesta toiminnasta esihistoriallisena aikana.

noin 252 miljoonaa vuotta sitten laajalla alueella nykyisen Siperian alueella purkautui tulivuoria tasaisesti noin 100 000 vuoden aikana. (Se voi tuntua pitkältä ajalta, mutta geologisesti se on silmänräpäys.)

vulkaaniset kaasut ja tuhka, joita tuuli puhalsi ympäri maailmaa, saivat aikaan ilmastomuutosten vyöryn. Seurauksena oli katastrofaalinen, maailmanlaajuinen biosfäärin romahdus, joka tappoi peräti 95 prosenttia kaikista maapallon lajeista. Geologit kutsuvat tätä tapahtumaa suureksi kuolemaksi.

vulkaaniset katastrofit historiallisina aikoina

ennen vuotta 1815 Indonesiaan kuuluvalla Sumbawan saarella sijaitsevaa Tambora-vuorta luultiin sukupuuttoon kuolleeksi tulivuoreksi. Saman vuoden huhtikuussa se räjähti-kahdesti. Mt. Tambora oli aikoinaan noin 14 000 metriä korkea. Se oli räjähdystensä jälkeen vain noin kaksi kolmasosaa sen korkeudesta.

suurin osa elämästä saarella hävitettiin. Ihmisten kuolinarviot vaihtelevat suuresti: Smithsonian-lehdessä kerrottiin 10000 kuolleesta hetkessä 92000: een, jotka Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskuksen (USGS) mukaan kuolivat enimmäkseen nälkään sen jälkeen, kun vulkaaniset kaasut ja tuhka tuhosivat maan ja muuttivat ilmastoa. Neljää onnekasta lukuun ottamatta koko tamboran kuningaskunta (vahvuudeltaan 10 000 ihmistä) katosi räjähdyksissä.

tuhkan ja kaasujen joutuessa nopeasti ilmakehään aasian monsuunit kehittyivät hitaammin, mikä johti kuivuuteen, joka johti nälänhätään. Kuivuutta seurasivat tulvat, jotka muuttivat Bengalinlahden mikrobiekologiaa. Tämä näyttää aiheuttaneen uuden koleramuunnoksen ja maailmanlaajuisen kolerapandemian. 1800-luvun alussa kansanterveyslaitokset eivät toimineet yhteistyössä, joten pandemian kuolonuhrien määrää on vaikea määrittää. Ei-lopulliset arviot sijoittavat sen kymmeniin miljooniin.

seuraavana vuonna Tamboran aiheuttama maapallon kylmeneminen oli niin voimakasta, että vuosi 1816 muistetaan usein ”vuotena ilman kesää” ja ”pienenä jääkautena.”Lumimyrskyt pyyhkivät Pohjois-Amerikan ja osia Euroopasta kesäkuukausina ja tappoivat satoa ja karjaa sekä aiheuttivat nälänhätää, mellakoita ja pakolaiskriisin. Vuoden maalauksissa näkyy tumma, oudon värinen taivas.

Tambora-vuori ja ahdistavan suuri kourallinen muita vulkaanisia katastrofeja lukuun ottamatta asiat eivät ole olleet läheskään yhtä dramaattisia historiallisina aikoina kuin esihistoriallisina aikoina.

USGS: n mukaan maapallon valtameriharjanteilla, joissa mannerlaatat liukuvat toistensa ohi syvän veden alla, maan ylikuumennetusta vaipasta peräisin oleva sula kiviaines nousee jatkuvasti syvältä maankuoren sisältä ja luo uutta merenpohjaa. Teknisesti kaikki paikat, joissa sula Kivi kohtaa meriveden, ovat tulivuoria. Näiden paikkojen lisäksi maailmassa on noin 1350 mahdollisesti aktiivista tulivuorta, ja vain noin 500 niistä on purkautunut muistiin merkityn historian aikana. Niiden vaikutukset ilmastoon ovat olleet syvällisiä, mutta enimmäkseen lyhytaikaisia.

Volcano Basics

USGS määrittelee tulivuoret maankuoressa oleviksi aukoiksi, joiden kautta tuhka, kuumat kaasut ja sula kiviaines (eli ”magma” ja ”laava”) karkaavat magman työntyessä maankuoren läpi ja ulos vuoren kyljistä tai huipulta.

jotkut tulivuoret purkautuvat hitaasti, melkein kuin ne olisivat uloshengityksessä. Toisille purkaus on räjähdysherkkä. Tappavalla voimalla ja lämpötilalla laava, palavat kivilohkareet ja kaasut puhaltavat ulos. (Esimerkkinä siitä, kuinka paljon materiaalia tulivuori voi sylkeä, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) arvioi, että Tambora-Vuori sinkosi ilmaan 31 kuutiokilometriä tuhkaa. Wired-lehti laskee, että tuo määrä tuhkaa voisi ”haudata koko Fenway Parkin pelipinnan Bostonissa 81 544 Mailin (131 322 kilometrin) syvyyteen.”)

Tamboravuori oli historian suurin purkaus. Siitä huolimatta tulivuoret yleensä sylkevät ulos paljon tuhkaa. Kaasujakin. Kun vuori ”puhaltaa” huipussaan, purkautuvat kaasut voivat ulottua stratosfääriin, joka on ilmakehäkerros, joka ulottuu noin 6 meripeninkulmasta 31 meripeninkulmaan maan pinnan yläpuolelle.

tulivuorten tuhkan ja kaasujen ilmastovaikutukset

vaikka tulivuoret kuumentavat ympäröivää ilmaa ja lämpimiä lämpötiloja paikallisesti vuoren ja sen laavan pysyessä punahehkuisina, globaali jäähtyminen on tätä pitkäkestoisempi ja syvempi vaikutus.

ilmaston lämpeneminen

yksi primaarikaasuista, joita tulivuoret purkavat, on hiilidioksidi (CO2)—joka on myös ihmisen aiheuttama kasvihuonekaasu, joka on eniten vastuussa maapallon ilmaston lämmittämisestä. CO2 lämmittää ilmastoa pidättämällä lämpöä. Se sallii auringosta tulevan lyhyen aallonpituuden säteilyn ilmakehän läpi, mutta estää samalla noin puolet siitä syntyvästä lämpöenergiasta (joka on pitkän aallonpituuden säteilyä), joka pakenee maan ilmakehästä ja siirtyy takaisin avaruuteen.

USGS arvioi, että tulivuoret lisäävät ilmakehään vuosittain noin 260 miljoonaa tonnia hiilidioksidia. Silti tulivuorten päästämä hiilidioksidi ei todennäköisesti vaikuta merkittävästi ilmastoon.

NOAA arvioi, että ihmiset myrkyttävät maan ilmakehää 60 kertaa enemmän hiilidioksidia kuin tulivuoret. USGS: n mukaan ero on vielä suurempi; sen mukaan tulivuoret vapauttavat vähemmän kuin 1% ihmisen vapauttamasta hiilidioksidista ja että ”nykyisissä tulivuorenpurkauksissa vapautuva hiilidioksidi ei ole koskaan aiheuttanut havaittavaa ilmakehän lämpenemistä.”

globaali jäähtyminen, happosateet ja otsoni

kun Tamboravuoren räjähdysten talviset jälkiseuraukset tulivat ilmeisiksi, tulivuoren aiheuttama maapallon jäähtyminen on valtava vaara. Happosateet ja otsonikerroksen tuhoutuminen ovat tulivuorten muita katastrofaalisia vaikutuksia.

globaali jäähdytys

kaasusta: Vulkaanisia kaasuja ovat hiilidioksidin lisäksi rikkidioksidi (SO2). USGS: n mukaan SO2 on merkittävin vulkaanisesti aiheutuneen ilmaston jäähtymisen aiheuttaja. SO2 muuntuu rikkihapoksi (H2SO4), joka tiivistyy hienoiksi sulfaattipisaroiksi, jotka yhdistyvät vulkaaniseen höyryyn ja luovat valkean usvan, jota yleisesti kutsutaan ”vog.”Tuulen puhaltama Vog heijastaa takaisin avaruuteen lähes kaikki kohtaamansa saapuvat auringonsäteet.

niin paljon SO2: ta kuin tulivuoria pääsi stratosfääriin, ympäristönsuojeluvirasto (EPA) luokittelee SO2-sameuden pääasialliseksi lähteeksi ”fossiilisten polttoaineiden polttamisen voimalaitoksissa ja muissa teollisuuslaitoksissa.”Hei, tulivuoret. Olet suhteellisen vapaalla jalalla tässä laskussa.

tuhkasta: tulivuoret heittävät tonneittain pieniä kivenpalasia, mineraaleja ja lasia taivaalle. Samalla kun tämän ”tuhkan” suuremmat kappaleet putoavat ilmakehästä melko nopeasti, pienimmät nousevat stratosfääriin ja jäävät erittäin korkeisiin korkeuksiin, missä tuuli puskee niitä. Miljoonat tai miljardit pienet tuhkapartikkelit heijastavat auringon säteilyä pois maasta ja takaisin kohti aurinkoa viilentäen maan ilmastoa niin kauan kuin tuhka pysyy stratosfäärissä.

from gas and ash working together: geofyysikot useista laitoksista Boulderissa, Coloradossa, suorittivat ilmastosimulaation ja vertasivat tuloksiaan havaintoihin, joita satelliitit ja lentokoneet keräsivät trooppisen Mt: n jälkeen. Kelutin purkaus helmikuussa 2014. He havaitsivat, että SO2: n pysyvyys ilmakehässä riippui merkittävästi siitä, oliko siinä Pinnoitettuja tuhkapartikkeleita. SO2: n lisääminen tuhkaan johti pidempikestoiseen SO2: een, joka kykeni jäähdyttämään ilmastoa.

Happosade

voisi kuvitella, että helppo ratkaisu ilmaston lämpenemiseen olisi liottaa stratosfääriin tarkoituksellisesti SO2: ta jäähtymisen aikaansaamiseksi. Stratosfäärissä on kuitenkin suolahappoa (HCl). Se on siellä, koska maassa palaa teollista hiiltä ja koska tulivuoret syöksevät sen ulos.

kun SO2, HCl ja vesi saostuvat maahan, ne tekevät sen happosateena, joka vie ravinteita maaperästä ja huuhtoo alumiinia vesistöihin tappaen monia merieliöstön lajeja. Jos tiedemiehet yrittäisivät torjua ilmaston lämpenemistä SO2: lla, he saattaisivat aiheuttaa tuhoa.

otsoni

sen lisäksi, että vulkaaninen HCl voi saostua happosateena, se aiheuttaa toisen vaaran: se uhkaa maapallon otsonikerrosta, joka suojaa kaikkien kasvien ja eläinten DNA: ta estymättömän ultraviolettisäteilyn aiheuttamalta tuholta. HCl hajoaa nopeasti klooriksi (Cl) ja kloorimonoksidiksi (ClO). Cl tuhoaa otsonia. EPA: n mukaan ”yksi klooriatomi voi tuhota yli 100000 otsonimolekyyliä.”

satelliittitiedot Filippiineillä ja Chilessä tapahtuneiden tulivuorenpurkausten jälkeen osoittivat, että stratosfäärissä otsonia hävisi jopa 20% tulivuorten yllä.

The Takeaway

ihmisen aiheuttamaan saasteeseen verrattuna tulivuorten vaikutus ilmastonmuutokseen on pieni. Ilmastoa pilaava CO2, SO2 ja HCl Maan ilmakehässä ovat enimmäkseen suoraa seurausta teollisuuden prosesseista. (Kivihiilen poltossa syntyvä tuhka on enimmäkseen maanpäällistä ja pienempää ilmakehän saastetta, joten sen vaikutus ilmastonmuutokseen voi olla vähäinen.)

huolimatta tulivuorten tyypillisestä suhteellisen merkityksettömästä roolista ilmastonmuutoksessa megatulvien jälkeiset tulvat, kuivuus, nälänhätä ja taudit voivat toimia varoituksena. Jos ihmisen aiheuttama ilmansaaste jatkuu laantumattomana, tulvista, kuivuudesta, nälänhädästä ja sairauksista saattaa tulla pysäyttämättömiä.