• Na czasie
    Czynniki kształtujące klimat na kuli ziemskiej można podzielić na zewnętrzne i wewnętrzne. Za podstawowe czynniki zewnętrzne uważa się: położenie kuli ziemskiej w Układzie Słonecznym, siły grawitacyjne związane z oddziaływaniem planet na Słońce i Ziemię, wpływające prawdopodobnie także na aktywność Słońca i erupcję wulkanów na Ziemi. Do podstawowych czynników wewnętrznych zalicza się przede wszystkim szeroko pojętą cyrkulację atmosfery wraz z elementami ją kształtującymi, takimi jak: pokrywy lodowe w strefach okołobiegunowych (pak lodowy, lodowce szelfowe, lądolody), rozkład lądów i oceanów oraz system prądów morskich, system pasatów w strefie równikowej kuli ziemskiej i składowe systemu monsunów. Coraz częściej do czynników wewnętrznych wpływających na klimat, zalicza się również działalność człowieka, chociaż niektórzy naukowcy zaliczają ją do czynników zewnętrznych.
    System klimatyczny kuli ziemskiej jest więc otwarty na przestrzeń pozaziemską, która jest stałym źródłem energii słonecznej, a równocześnie zamknięty, w jego obrębie bowiem odbywa się wymiana energii i obieg materii między lądami, oceanem i atmosferą (wszystkie składowe systemu wzajemnie na siebie oddziałują).
    Zarówno procesy zewnętrzne, jak i wewnętrzne, mogą wykazywać charakter cykliczny lub quasi-cykliczny. Jeśli zachodzą we względnie krótkich przedziałach czasu, należy je traktować jako pewnego rodzaju „drgania własne” systemu klimatycznego, a nie jako zmiany klimatu, czynniki je wywołujące nie doprowadzają bowiem do ustalania się nowego stanu równowagi, z czym wiąże się pojęcie „zmiana”. Do pewnego rodzaju „drgań” należą np. przebieg roczny lub przebieg dobowy dowolnego elementu klimatycznego, odzwierciedlające różnice między latem i zimą lub dniem i nocą. Są one powodowane procesami zewnętrznymi, nie w pełni okresowymi, mimo że głównymi ich przyczynami są odpowiednio: obieg Ziemi wokół Słońca — przy odpowiednim nachyleniu osi Ziemi, oraz obrót Ziemi wokół swej osi. Przebiegi elementów klimatycznych, jako ewidentne cykle klimatyczne, są dobrze poznane. Do zjawisk cyklicznych wciąż nie w pełni wyjaśnionych należą natomiast: QBO (ang. Quasi-Biennial Oscillation, pol. Cykl quasi-dwuletni) i El Niño.
    QBO, obserwowane w stratosferze tropikalnej, ma postać cyklicznej (mniej więcej co dwa lata) zmiany przeważającego kierunku wiatru z zachodniego na wschodni i wywiera prawdopodobnie wpływ na stężenie ozonu w stratosferze oraz rozprzestrzenianie się pyłów wulkanicznych, a także na działalność cyklonów tropikalnych. Przyjmuje się, że zmniejszona aktywność cyklonów tropikalnych w okresie lat z przewagą wiatrów wschodnich jest związana z gwałtowną zmianą kierunku i prędkości wiatru przy przejściu między dolną stratosferą a górną troposferą. Zjawisko to obejmuje prawdopodobnie także troposferę, ale jego wpływ na dane obserwacyjne jest trudny do uchwycenia. Przyczyna zjawiska QBO nie została wyjaśniona.
    El Niño jest również zjawiskiem cyklicznym, atmosferyczno-oceanicznym, związanym z wewnętrznymi czynnikami klimatycznymi. Termin ten odnosi się do jednej z faz szerszego zjawiska, zw. oscylacją południową, przejawiającego się cyklicznymi wahaniami temperatury i ciśnienia w strefie równikowej Oceanu Spokojnego. Jest ono związane z ciepłym prądem morskim (zw. również El Niño) występującym między wybrzeżem Ameryki Południowej a Indonezją. Nazwa El Niño (po hiszpańsku ‘dzieciątko’) była regionalnie używana przez peruwiańskich rybaków od ok.1925. Tak właśnie nazwali oni ten fenomen, który dla nich przejawia się przede wszystkim tym, że chłodne wody oceanu (od powierzchni do głębokości 200 m) wzdłuż wybrzeża Ameryki Południowej co pewien czas stają się wyraźnie cieplejsze, osiągając najwyższą temperaturę w okresie Świąt Bożego Narodzenia (symptomy El Niño występują już latem lub na jesieni). Jest to związane ze słabnięciem chłodnego Prądu Peruwiańskiego i pojawianiem się ciepłego prądu El Niño płynącego w przeciwnym kierunku. Zjawisko występuje cyklicznie co 3–5 lat i wywiera negatywny wpływ na wielkość połowów ryb, głównie sardeli — ich ławice odpływają, a pojawia się mała ilość ryb gatunków ciepłolubnych, co powoduje ogromne straty ekonomiczne. Nazwa El Niño została po raz pierwszy zapisana w 1982 przez pewnego kapitana o nazwisku Curillo, a w literaturze profesjonalnej była oficjalnie przyjęta po wystąpieniu tzw. El Niño stulecia na przełomie lat 1982 i 1983.
    W warunkach normalnych, zanim pojawi się El Niño, wzdłuż wybrzeży Peru i Chile prawie zawsze wieje południowy wiatr, który przynosi powietrze znad chłodnego, płynącego od wód antarktycznych Prądu Peruwiańskiego. Niebo jest zwykle pokryte chmurami nie dającymi jednak deszczu, a wybrzeża spowija gęsta mgła. Ziemia jest wysuszona, a roślinność przystosowała się do korzystania z wilgoci zawartej w mgle. Natomiast morze kipi życiem. Południowy wiatr sprawia, że chłodne, bogate w składniki odżywcze wody przydenne są wynoszone na powierzchnię (zjawisko zw. upwellingiem), co zapewnia rozwój łańcucha pokarmowego, który obejmuje plankton, ławice ryb, morskie ptaki, a także zwierzęta domowe i ludzi. Z wystąpieniem zjawiska El Niño wiąże się radykalna zmiana tych warunków, tj. zmiana rozkładu temperatury w powierzchniowych warstwach oceanu, kierunku wiatru i ciśnienia powietrza. Ciepłe wody Oceanu Spokojnego i chwiejna równowaga powietrza powodują wystąpienie ulewnych deszczów na obszarach zazwyczaj suchych i pustynnych.
    Historia badań nad El Niño
    W 1899 w Indiach panowała ogromna susza spowodowana brakiem monsunu. Ówczesny dyrektor obserwatoriów meteorologicznych w tym kraju, G.T. Walker, rozpoczął badania nad przyczynami wystąpienia tak katastrofalnej suszy oraz nad możliwością przewidywania podobnych zakłóceń klimatycznych. Wyniki badań pozwoliły mu na sformułowanie hipotezy, że zakłócenia te wiążą się ze zjawiskiem polegającym na cyklicznie pojawiających się zmianach ciśnienia w międzyzwrotnikowej strefie oceanów Spokojnego i Indyjskiego. Zjawisko to nazwał Walker Oscylacjami Południowymi i uznał, że monsuny są jego częścią. Współcześni mu naukowcy podważyli jednak tę hipotezę, głównie ze względu na skąpy materiał obserwacyjny.
    W 1957 ogłoszono międzynarodowy program badawczy obejmujący lądy, oceany i atmosferę i nazwano go Międzynarodowym Rokiem Geofizycznym. W trakcie tych badań wystąpiło El Niño. W tym samym roku klimatolodzy G. Dietrich i K. Kalle opracowali mapę różnic między temperaturą powierzchni oceanów a średnią temperaturą powierzchni oceanów na kuli ziemskiej dla każdej strefy szerokości geograficznej. Mapa uwidacznia te obszary oceanów, w rejonie których temperatura powierzchni wody jest niższa lub wyższa od średniej dla danej szerokości geograficznej. Największy zasięg wód chłodnych odkryto w południowym rejonie Oceanu Spokojnego; rozprzestrzeniają się one w kierunku zachodnim od wybrzeży Ameryki Południowej, na odległość równą aż 85° długości geograficznej. W południowej części Oceanu Atlantyckiego chłodne wody przemieszczają się w kierunku zachodnim od wybrzeży Afryki, na odległość równą 40° długości geograficznej. Stwierdzono także, że największa anomalia termiczna wód oceanicznych (określona jako odchylenie od średniej temperatury wód oceanu dla danej szerokości geograficznej) występuje wzdłuż prawie całego wybrzeża Peru, gdzie przekracza −8°C; chłodne wody sięgają aż do równika. Z takim układem termicznym wód Oceanu Spokojnego wzdłuż równika jest związany określony schemat cyrkulacji atmosfery w tej strefie geograficznej, nazwany cyrkulacją Walkera.
    Zjawisko Oscylacji Południowych badał również K. Wyrtki z Uniwersytetu Hawajskiego. Wykazał on, że jest ono konsekwencją zmian w układzie systemu wiatrów (pasatów) nad Oceanem Spokojnym. Największe znaczenie dla poznania tego zjawiska miały jednak badania meteorologa norweskiego, profesora Uniwersytetu Kalifornijskiego, J.A.B. Bjerknesa, który udowodnił, przypominając teorię Walkera, że ze zjawiskiem Oscylacji Południowych jest związane cykliczne pojawianie się ciepłych wód w równikowej części Oceanu Spokojnego, co powoduje „odwrócenie” schematu cyrkulacji Walkera. Bjerknes stwierdził także, że ciśnienie na poziomie morza, temperatura powierzchni oceanu i atmosfery oraz kierunek wiatru, stanowiące części składowe cyrkulacji Walkera, są ważnymi, o ile nie decydującymi przyczynami Oscylacji Południowych. W czasie trwania tego zjawiska najcieplejsze wody na obszarze Oceanu Spokojnego, zgromadzone w rejonie Indonezji, zaczynają się przemieszczać na wschód wzdłuż równikowej części oceanu. Te przemieszczające się masy bardzo ciepłych wód (nazwane później El Niño) powodują, że w zasięgu ich oddziaływania, w suchych dotychczas rejonach (także nad oceanem), rozwijają się komórki konwekcyjne z wstępującym ruchem ciepłego i wilgotnego powietrza, czemu towarzyszą opady (zazwyczaj anomalnie intensywne). Jak podaje C.D. Schönwiese (w książce Klimat i człowiek), podczas wystąpienia tzw. El Niño stulecia na przełomie lat 1982 i 1983 zaobserwowano na obszarach Ameryki Południowej następujące anomalie pogodowe: w Esmeraldas w północnym Ekwadorze od grudnia 1982 do czerwca 1983 spadło 1766 mm opadu (zamiast 760 mm); w Chulucanas na przedgórzu Andów w 1983 spadło 4000 mm deszczu (zamiast 250 mm); na głównej wyspie archipelagu Galápagos — Santa Cruz, wielkość opadów w okresie od grudnia 1982 do czerwca 1983 wyniosła 3325 mm (zamiast 374 mm). Natomiast w głębi lądu, gdzie zazwyczaj występują obfite opady, panowała w tym czasie wyjątkowa susza, szczególnie dotkliwa w okolicy jeziora Titicaca.
    Prowadząc badania Bjerknes wykrył, oprócz zjawiska El Niño, drugą fazę zjawiska Oscylacji Południowych, którą nazwał La Niña [hiszpańskie ‘dziewczynka’]. Podczas tej fazy Oscylacji Południowych chłodne wody Pacyfiku rozciągają się od wybrzeży Peru w kierunku zachodnim aż po Nową Gwineę.
    W dalszym ciągu trwają jednak dyskusje naukowców, dotyczące pierwotnej przyczyny zjawiska El Niño. Przez wiele lat za pierwotną przyczynę zjawiska oceanografowie uważali osłabienie pasatów, natomiast meteorolodzy osłabienie pola wiatrów przypisywali zmianom temperatury powierzchni oceanu. Bjerknes i S.G. Philander, amerykański meteorolog, pogodzili oba poglądy i stworzyli model matematyczny oparty głównie na dwóch pojęciach: „pamięci oceanu” i „reakcji atmosfery”. Według Philandera na zmiany zachodzące na powierzchni oceanu atmosfera reaguje gwałtownie i odpowiada oceanowi w ciągu kilku dni lub tygodni, natomiast ocean potrzebuje wielu miesięcy lub nawet lat, aby przystosować się do zmian w atmosferze. Ta właśnie różnica jest podstawową przyczyną istnienia Oscylacji Południowych, których składową jest zjawisko El Niño. Dzisiaj całość zjawiska określa się wspólną nazwą El Niño/Southern Oscillation (w skrócie ENSO). Cykliczność zjawiska polega na tym, że sprzężone ze sobą procesy, przebiegające w atmosferze i oceanie, tworzą taki układ, iż początek wystąpienia jednego El Niño zawiera w sobie warunek zakończenia zjawiska, a koniec zjawiska z kolei zawiera w sobie warunek jego ponownego wystąpienia. Jest to więc swoistego rodzaju perpetuum mobile.
    Dzięki temu modelowi oraz różnorodnym programom badawczym, m.in. TOGA (ang. Tropical Oceans and Global Atmosphere Program), a także uruchomieniu specjalnej sieci obserwacji temperatury i poziomu wód oceanów Spokojnego i Indyjskiego (kilkaset stanowisk pomiarowych: na statkach pływających i zakotwiczonych, na bojach pływających i stacjonarnych, w punktach obserwacyjnych przybrzeżnych i położonych w głębi krajów narażonych na skutki działania „dzieciątka”), można już było przewidzieć wystąpienie El Niño w 1992 i ostatnie na przełomie lat 1997 i 1998.
    Bardzo dokładny rozkład temperatury na powierzchni oceanów otrzymano prowadząc obserwacje satelitarne. Odkryto w ten sposób „ciepłe morze” (o temperaturze powierzchni wód ok. 29°C) — wspomniany wcześniej najcieplejszy obszar Oceanu Spokojnego w rejonie Indonezji obejmujący powierzchnię porównywalną z kontynentem Australii. Przemieszcza się on w pasie równikowym oceanu tam i z powrotem (zjawisko jest także zw. falami Kelvina).
    Tak więc El Niño jest jednym z ważnych cyklicznych lub quasi-cyklicznych czynników wewnętrznych systemu klimatycznego, typowych dla pewnego stanu atmosfery i oceanu. Powoduje poważne zaburzenia pogodowe i klimatyczne w obszarze strefy równikowej dwóch oceanów — Spokojnego i Indyjskiego. Można postawić pytanie: od jak dawna obserwuje się zjawisko El Niño? S. Swerpol (El Niño — dzieciątko ziemskiego klimatu) pisze: „Aby sięgnąć w głąb stuleci trzeba było znaleźć miejsca, które zachowały trwałe ślady obecności ciepłych wód. Zwrócono uwagę na korale pacyficznych atoli. Te małe organizmy morskie o wapiennych szkieletach żyją w ciepłych wodach powierzchniowych do głębokości około 60 m. Obrastają wierzchołki gór wulkanicznych, wyspy, wyniesienia dna. Gdy zmienia się gwałtownie temperatura wody, obumierają, a ich szkielety wzmocnione żwirem, piaskiem i mułem tworzą rafy i atole. Wiedząc, że wielkość stosunku izotopów tlenu 18O/16O określa przebieg zmian temperatury środowiska, naukowcy pobrali próbki z różnych warstw wiekowych. Analiza potwierdziła przypuszczenia — ciepłe wody pojawiały się wielokrotnie przez cały badany okres obejmujący kilkaset lat”. Według C.D. Schönwiesego (Klimat i człowiek) rekonstrukcje paleoklimatyczne wskazują, że quasi-cykl El Niño występował w czasie całego współczesnego okresu ocieplenia, przy czym co pewien czas zjawisko to miało bardzo duże natężenie. Od 1870 odnotowano trzy bardzo silne zjawiska El Niño, na przełomie lat: 1877 i 1888, 1940 i 1941 i 1982 i 1983, a także występowanie La Niña — zimnego konkurenta El Niño — na przełomie lat: 1923 i 1924, 1945 i 1946 i 1972 i 1973.
    Z niezrozumiałych dla autorki powodów zjawisku La Niña nie poświęcono dotychczas w literaturze większej uwagi, mimo że występuje ono w tych samych rejonach Oceanu Spokojnego co El Niño, obejmuje tak samo ogromne powierzchnie wód oceanu i nie może być obojętne pod względem klimatycznym dla tej strefy.
    El Niño z przełomu lat 1997 i 1998
    Prowadzone systematycznie pomiary temperatury i poziomu wód oceanów Indyjskiego i Spokojnego oraz udoskonalane modele matematyczne pozwoliły przewidzieć zjawisko El Niño w 1997 z wyprzedzeniem wielu miesięcy. Pierwsze sygnały o możliwości jego wystąpienia publikowały biuletyny Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO) już od kwietnia 1997. Istotnie wystąpiło ono z niezwykłą siłą w grudniu 1997, przy czym specjalne raporty WMO sygnalizowały jego silny rozwój (duże przyrosty temperatury wód w pasie równikowym Oceanu Spokojnego w jego środkowej i wschodniej części) już w maju, czerwcu i lipcu.
    Graficzne prezentacje średnich miesięcznych pól wiatru i temperatury powierzchni wody w strefie równikowej Oceanu Spokojnego, opracowane w ramach programu TOGA, jednoznacznie potwierdzają, że El Niño, które wystąpiło na przełomie lat 1997 i 1998 jest najsilniej zaznaczonym tego rodzaju fenomenem klimatycznym w okresie od 1877. Temperatura powierzchni wód Oceanu Spokojnego wynosiła w grudniu 1997 aż 29°C. Podczas wystąpienia tego zjawiska na przełomie lat 1982 i 1983 różnica temperatury wód oceanu w stosunku do normy wynosiła +3,5°C, natomiast w grudniu 1997 — aż +5,0°C. Anomalia temperatury wód Oceanu Spokojnego jeszcze w maju 1998 utrzymywała się na poziomie od +2,5 do +3,0°C, czyli takim jak w czasie maksymalnie rozwiniętego El Niño na przełomie lat 1982 i 1983. Od 8 stycznia 1998 obserwowano jedynie zmniejszenie objętości basenu „ciepłego morza” w stosunku do obszaru tych wód w listopadzie 1997. Jeszcze pod koniec 1998 jego powierzchnia była równa półtorej powierzchni kontynentalnej części Stanów Zjednoczonych, a zakumulowana w nim energia stymulowała cyrkulacją atmosfery tej części kuli ziemskiej do jesieni 1998. Jak przewidziały główne centra prognostyczne w Stanach Zjednoczonych oraz w krajach Ameryki Południowej, Indiach i Australii, we wrześniu 1998 rozpoczęła się chłodna faza zjawiska południowych oscylacji — La Niña. Centra prognostyczne ostrzegły także, że skutki oddziaływania El Niño (oprócz anomalii, które w 1998 już wystąpiły) będą się jeszcze objawiać przez jakiś czas anomaliami temperatury powietrza i opadów.
    Skutkiem oddziaływania El Niño na przełomie lat 1997 i 1998 była susza w Indonezji i północno-wschodniej Australii, w północnej części Ameryki Południowej i w południowej Afryce. Wilgotniejsze niż normalnie warunki panowały w środkowej i wschodniej części pasa równikowego Oceanu Spokojnego, wzdłuż wybrzeży Ekwadoru i północnego Peru. Huragany występowały ze zwiększoną częstością w krajach południowej Azji (wybrzeża Indii, Chin) oraz w krajach Ameryki Środkowej (Honduras, Nikaragua, Salwador i Gwatemala), gdzie huragan Mitch „działał” z niespotykaną siłą i przez siedem dni (22–28 października 1998) pustoszył te kraje. Więcej opadów niż zwykle wystąpiło w Kalifornii i południowej części Stanów Zjednoczonych.
    W grudniu 1997, w apogeum zjawiska El Niño, obfite opady tropikalne wystąpiły nad centralną i wschodnią częścią równikowego pasa Oceanu Spokojnego, przy czym anomalie te obserwowano już w maju 1997. Z kolei od stycznia 1998 rozpoczął się okres znacznego deficytu opadów w Indonezji i na Filipinach, a w Tajlandii już 9 stycznia władze wydały specjalny dekret ostrzegający przed wielką suszą i wyższą ponad normę temperaturą powietrza w sezonie suchym (przypadającym na okres od stycznia do maja). Brak opadów wystąpił w południowo-wschodniej części Indii, natomiast w północnych Indiach ilość opadów wzrosła ponad normę. Zjawisko El Niño wpłynęło także na wystąpienie intensywnej suszy w Australii w stanie Queensland, we wschodniej i północnej części Nowej Południowej Walii, w stanie Wictoria oraz w południowo-zachodniej części Australii i we wschodniej Tasmanii. Susza ponad normę objęła również południową Afrykę. Z kolei opady powyżej normy odnotowano w północnej i wschodniej Tanzanii, wschodniej Zambii, północnym i wschodnim Malawi, w północnym Mozambiku i północno-zachodniej Namibii. W krajach tych również temperatura powietrza wzrosła ponad normę w miesiącach od maja do lipca.
    O tym, czy El Niño wywiera wpływ na pogodę i klimat Europy naukowcy i prognozy milczą, aczkolwiek C.D Schönwiese pisze: „...nie wyklucza się także jego wpływu na Europę. Liczne, wiążące się z tym problemy wymagają jednak dalszych, intensywnych badań”. Niewątpliwie silniejszy wpływ na klimat naszej części świata wywiera, przemierzający Ocean Atlantycki, ciepły Prąd Zatokowy, zw. Golfsztromem.
    Halina Lorenc
  • Warto wiedzieć więcej
    Lokalizacja wulkanów
    Intensywna działalność wulkaniczna jest związana w przeważającej części z obszarami styków płyt litosfery, a zwł. ze współczesnymi strefami subdukcji. Około 460 aktywnych wulkanów należy do tzw. ognistego pierścienia Pacyfiku, który obejmuje zachodnie brzegi kontynentów amerykańskich (wraz z położonymi na Atlantyku Małymi Antylami) oraz wyspy na zachodzie tego oceanu. Wulkanizm stref subdukcji występuje również w basenie Morza Śródziemnego i w młodych eurazjatyckich systemach górskich. Do obszarów czynnej działalności wulkanicznej należą też ryfty kontynentalne we wschodniej i środkowej Afryce (Wielkie Rowy Afrykańskie) oraz ryfty oceaniczne. Wulkany występują także w obrębie basenów oceanicznych, z dala od stref ryftowych (np. na Hawajach).
     
    Spośród ok. 700 znanych aktywnych wulkanów 20% stanowią wulkany podmorskie; w rzeczywistości wulkanizm podmorski jest bardziej rozpowszechniony od lądowego, lecz jego bezpośrednie przejawy są stosunkowo rzadko rejestrowane. Znaczna część wulkanów występuje w regionach o dużej gęstości zaludnienia (Japonia, Indonezja).
     
    Przebieg erupcji
    Wybuchy wulkanów mają zróżnicowany przebieg; siła i częstotliwość erupcji zależy od składu law, który decyduje o ich właściwościach fizycznych. Rozróżnia się erupcje lawowe, eksplozywne (wulkan wyrzuca tylko materiały piroklastyczne) i mieszane. Najspokojniejszym przebiegiem erupcji odznaczają się wulkany dostarczające law o małej lepkości i niskim ciśnieniu uwalnianych gazów. Wylewy law trwają do kilku miesięcy. W przerwach między erupcjami krater bywa wypełniony lawą. Przedstawicielem tej grupy wulkanów jest Kilauea (Hawaje); zbliżony typ erupcji przejawia m.in. Stromboli (Wyspy Liparyjskie) i niekiedy Wezuwiusz.
     
    Wybuchy większości wulkanów mają charakter gwałtowny; są to erupcje eksplozywne lub mieszane. Siła wybuchu jest tym większa, im dłuższa była przerwa między erupcjami. Przykładami są pierwsze historyczne wybuchy Wezuwiusza (w 79 n.e.) i Tambory (Indonezja, wyspa Sumbawa, w 1815), a także wybuch Krakatau (Indonezja, Cieśnina Sundajska, w 1883). Czasami erupcje występują bez objawów zapowiadających (Wezuwiusz w 1872; Manam, Nowa Gwinea, w 1996), najczęściej jednak są poprzedzone typowymi symptomami: lokalnymi wstrząsami sejsmicznymi, nasileniem ekshalacji, wzrostem temperatury gruntu wokół wulkanu oraz pęcznieniem budowli wulkanicznej. Gwałtowne wybuchy są wywoływane przez silne parcie gazów wulkanicznych. Erupcje takie trwają stosunkowo krótko i są jednorazowym, kilkugodzinnym aktem działalności wulkanicznej lub dzielą się na fazy występujące w kilkudniowych odstępach. Gwałtowne erupcje stanowią niekiedy kulminację wielomiesięcznej ożywionej czynności wulkanu (Etna w 1669, Tambora w 1815, Krakatau w 1883).
     
    Katastrofalne czynniki działalności wulkanicznej.
    Do niszczących czynników aktywności wulkanicznej należą: chmury gorejące i lawiny piroklastyczne, lahary, lawiny gruzowe, opady piroklastyczne, wylewy law, gazy wulkaniczne, tsunami i wulkaniczne trzęsienia ziemi.
     
    Chmury gorejące powstają w wyniku erupcji eksplozywnych w przypadku, gdy ciśnienie gazów w lawie jest zbliżone do ciśnienia powietrza, co powoduje zachowanie części pęcherzyków gazowych w materiale piroklastycznym, umożliwiając jego transport w postaci zawiesiny w rozżarzonym strumieniu gazowym o temperaturze 700–1000°C. Przemieszczające się ze znaczną prędkością, przekraczającą niekiedy 300 km/h, na przestrzeniach kilkudziesięciu i setek km chmury gorejące niszczą wszystko, co napotkają na swej drodze. W 1902 po wybuchu wulkanu Pelée (Małe Antyle, wyspa Martynika) chmura gorejąca w ciągu kilku minut starła z powierzchni ziemi miasto Saint Pierre, przynosząc śmierć 26 tys. jego mieszkańców. W tym samym roku chmura gorejąca z wulkanu Soufrière (Małe Antyle, wyspa Saint Vincent) pochłonęła ok. 1,6 tys. ofiar.
     
    Lawiny piroklastyczne (zw. również potokami piroklastycznymi) stanowią turbulentną mieszaninę materiałów piroklastycznych i rozżarzonego gazu, staczającą się szybko ze zboczy wulkanu. Lawiny tego rodzaju tworzą się często wskutek grawitacyjnego rozwarstwienia chmur gorejących; z lawiną utożsamiana jest dolna część chmury, zawierająca — oprócz popiołu — materiał grubookruchowy. Podobnie jak chmury gorejące, lawiny piroklastyczne powodują znaczne straty w ludziach, zniszczenia infrastruktury, ziem uprawnych i roślinności.
     
    Lahary, nazywane również spływami popiołowymi, to potoki błotne złożone z materiałów piroklastycznych przesyconych wodą, której źródłem są pokrywy śnieżne i lodowce, topniejące w czasie erupcji, intensywne opady atmosferyczne towarzyszące wybuchom, a także jeziora kraterowe. Nagromadzone na stokach wulkanów popioły wulkaniczne mogą również ulegać upłynnieniu pod wpływem opadów późniejszych (lahary wtórne). Lahary powodują ogromne szkody ze względu na dużą siłę transportową i znaczną prędkość, wynoszącą zwykle kilkadziesiąt km/h. Po wybuchu kolumbijskiego wulkanu Nevado del Ruiz (w 1985) lahary spowodowały śmierć 23 tys. osób; ponad 10 tys. ofiar pochłonęły lahary towarzyszące wybuchowi jawajskiego wulkanu Kelud w 1586, ponad 5 tys. — w 1919.
     
    Lawiny gruzowe tworzą się w wyniku rozsadzenia i rozdrobnienia górnej części stożka wulkanicznego. Bloki i okruchy skał pochodzących z poprzednich erupcji, niekiedy przemieszane z gorącymi popiołami wulkanicznymi, mogą przemieszczać się z prędkością 70–80 km/h. Lawiny gruzowe bywają również wywołane trzęsieniami ziemi związanymi z erupcją, wstrząsami wzbudzonymi przez zapadanie się kaldery i osuwiskami. W 1792 lawiny z wulkanu Unzen (Japonia, wyspa Kiusiu) były przyczyną śmierci ok. 9,5 tys. osób; w lawinach po wybuchu Bandai-san (Japonia, wyspa Honsiu) w 1888 zginęło 460 osób.
     
    Opady piroklastyczne składają się z materiałów wyrzucanych w powietrze przez wulkan; są to drobne cząstki rozpylonej lawy (popiół wulkaniczny), jej strzępy i bryły (lapille, bomby wulkaniczne), a także okruchy i bloki starszych utworów, wyrwane z budowli wulkanicznej. Popioły wulkaniczne rozpraszają się po silnych erupcjach eksplozywnych w atmosferze, hamując dopływ promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi. Intensywne opady piroklastyczne powodują zniszczenia domostw i pól uprawnych na znacznych obszarach wokół wulkanów; zagrażają także życiu ludności. Opady piroklastyczne są charakterystyczne dla działalności Wezuwiusza: w 79 n.e. popioły wulkaniczne pogrzebały 1,5–2 tys. osób (Pompeje), w 1631 — ok. 3 tys. osób.
     
    Wylewy law są umiarkowanie groźnym czynnikiem zniszczeń. Prędkość płynięcia law nie przekracza na ogół kilku km na godzinę, w niektórych przypadkach dochodzi do 40 km/h (Mauna Loa, Hawaje, w 1942), a ich temperatura mieści się na ogół w granicach 730–1250°C. Spadek temperatury law poniżej temperatury krzepnięcia powoduje zatrzymywanie się potoków lawowych, które mogą osiągać odległość do 80 km od krateru. Wylewy law wywołują zniszczenia podobne do tych, które są skutkiem lawin piroklastycznych; rzadko są groźne dla ludzi. Do wyjątków należy wylew Etny (w 1669), który spowodował ok. 20 tys. ofiar, oraz wylew Nyiragongo (Zair, 1977) — 600 ofiar.
     
    Gazy wulkaniczne, będące główną siłą napędową erupcji eksplozywnych i mieszanych, składają się głównie z pary wodnej; zawierają także m.in. dwutlenek węgla, wodór, chlorowodór, fluorowodór, siarkowodór, dwutlenek siarki, metan, amoniak. Szczególnie niebezpieczny jest dwutlenek węgla, który, jako gaz cięższy od powietrza, gromadzi się w obniżeniach terenu, co powoduje niekiedy śmierć ludzi i zwierząt. Emisja dwutlenku siarki, który rozprasza się w atmosferze w postaci aerozolu kwasu siarkowego, prowadzi do zmniejszenia dopływu promieniowania słonecznego, co pociąga za sobą ochłodzenie klimatu. W latach następujących po wybuchu wulkanu Gunung Agung (Indonezja, wyspa Jawa, w 1963) średnia temperatura na półkuli północnej spadła o 0,3°C, po wybuchu El Chichón (Meksyk, 1982) — o 0,5°C.
     
    Tsunami są wywoływane zarówno wybuchami wulkanów podmorskich, jak też lądowych; powstają w wyniku gwałtownego wyrzucania do morza znacznych ilości materiałów piroklastycznych lub wskutek wulkanicznego trzęsienia ziemi. Największe, 30-metrowej wysokości tsunami wytworzył wybuch Krakatau (w 1883). Fala zniszczyła wiele osiedli na sąsiednich wyspach, pochłaniając 32 tys. ofiar. Tsunami wywołane wybuchem wulkanu Unzen (1792) było przyczyną śmierci ponad 5 tys. osób.
     
    Trzęsienia ziemi związane z wybuchami wulkanów są znacznie słabsze od trzęsień tektonicznych. Ich przyczyną jest ruch magmy w skorupie ziemskiej, eksplozje w kraterze wulkanu, wylewy law i in. procesy wulkaniczne. Hipocentra wulkanicznych trzęsień ziemi znajdują się zwykle na głębokości do 30 km (np. 15–20 km w czasie wybuchu meksykańskiego wulkanu Colima w 1994, 2–9 km w czasie wybuchów wulkanu Saint Helens w USA w 1998); epicentra są usytuowane blisko centrum erupcji. Trzęsienia te na ogół poprzedzają erupcję (o kilka godzin, dni lub nawet miesięcy) lub występują w jej pierwszych fazach. Następstwem wulkanicznych trzęsień ziemi bywają niekiedy groźne osuwiska i lawiny; zjawiska te wystąpiły np. w czasie trzęsień ziemi towarzyszących wybuchom wulkanów Santa María (Gwatemala) i Sabancaya (Peru) w 1991.
     
    Wybuchy wulkanów jako klęski żywiołowe
    Szacuje się, że 350–500 mln osób żyjących obecnie w strefach wulkanicznych jest narażonych na niebezpieczeństwo potencjalnych erupcji, które na gęsto zaludnionych obszarach mogą jednorazowo pochłonąć większą liczbę ofiar niż wszystkie erupcje od końca XVIII w. Od tego czasu zginęło ponad 220 tys. osób, co stanowi ponad 80% ogółu ofiar działalności wulkanicznej i jej bezpośrednich następstw w czasach historycznych. Spośród katastrofalnych czynników będących następstwem aktywności wulkanicznej największe żniwo śmierci zebrał głód i choroby epidemiczne (30,3%); kolejne miejsca zajęły chmury gorejące i lawiny piroklastyczne (26,8%), lahary (17,1%) tsunami (16,9%), lawiny gruzowe (4,5%), opady popiołowe i bomby wulkaniczne (4,1%), wylewy law (0,3%) i in. czynniki, np. trujące gazy, wstrząsy sejsmiczne (0,03%). Katastrofalne wybuchy czterech wulkanów: Tambora (1815), Krakatau (1883), Pelée (1902) i Nevado del Ruiz (1985) spowodowały ponad 66% przypadków śmiertelnych w ostatnim 200-leciu, przy czym z każdym z tych wybuchów był związany inny czynnik zagłady: głód, tsunami, lawina piroklastyczna i lahar.
     
    Największe katastrofy są dziełem erupcji eksplozywnych i mieszanych, dostarczających głównie materiałów piroklastycznych. Energia takich erupcji bywa nieporównywalnie większa od energii wybuchu bomby atomowej zrzuconej na Hirosimę (Tambora — ok. 2,2 · 105 razy, Krakatau — 1,7 · 106 razy). Przebieg erupcji jest niezwykle gwałtowny, często dochodzi do rozsadzenia budowli wulkanicznych i wzniesienia popiołów do wysokości kilkudziesięciu km (Krakatau — 25 km, a najdrobniejsze pyły nawet ponad 50 km), wyrzucenia bomb i bloków skalnych na odległość kilkuset metrów, powstania chmur gorejących i lawin piroklastycznych, uruchomienia lawin gruzowych i laharów oraz wzbudzenia tsunami przez wybuchy odbywające się na wyspach oceanicznych.
     
    Energia erupcji lawowych bywa zbliżona do energii erupcji eksplozywnych, jednak obfite wylewy law na obszarach kontynentalnych należą w holocenie do rzadkości. Największa ilość lawy, która wydobyła się podczas jednego wybuchu w czasach historycznych, wyniosła ok. 12,5 km3 (Laki, Islandia, 1783), podczas gdy największa ilość materiałów piroklastycznych — 150 km3 (Tambora, 1815). Stosunek objętości law do materiałów piroklastycznych wyprodukowanych w latach 1500–1914 przez wulkany lądowe wynosi 1 : 6 (50 km3 : 320 km3). Zasięg wylewów law jest znacznie mniejszy niż opadów piroklastycznych, dlatego też erupcje lawowe powodują na ogół mniejsze zniszczenia.
     
    Działalność wulkanów powoduje skutki katastrofalne zarówno dla ludzi i ich dorobku materialnego, jak też dla środowiska naturalnego. Zniszczenie gleby, spalenie lasów, zatrucie wód i powietrza narusza biocenozy, przerywając łańcuchy pokarmowe, co prowadzi do destabilizacji ekosystemów. Tego rodzaju katastrofy ekologiczne pociągają za sobą śmierć ludzi i zwierząt, najczęściej w wyniku głodu i chorób. Znaczne ilości gazów i popiołów wulkanicznych, wyrzucane do atmosfery w czasie silnych erupcji, powodują wyraźne zmiany klimatyczne.
     
    Zapobieganie skutkom erupcji wulkanicznych.
    Badania wulkanów, prowadzone w celu prognozowania erupcji, ich siły i przebiegu obejmują m.in. monitoring sejsmiczny, akustyczny, termiczny i geochemiczny. Stosuje się również monitoring satelitarny wybuchów wulkanów, a także komputerowe modelowanie dynamiki i termodynamiki procesów wulkanicznych, oparte na danych uzyskanych zarówno w wyniku monitoringu, jak też prac eksperymentalnych. Dla osiedli znajdujących się w pobliżu wulkanów są opracowywane szczegółowe plany ewakuacyjne; duże znaczenie ma rozwój systemów ostrzegania, powoływanie i szkolenie specjalnych służb ratowniczych, edukacja mieszkańców zagrożonych obszarów, a także długoterminowe planowanie urbanistyczne, pozwalające uniknąć koncentracji ludności w rejonach szczególnie niebezpiecznych. Niekiedy buduje się również zapory i kanały, które mają ukierunkować przemieszczanie się produktów erupcji.
     
    Największe wybuchy wulkanów w ostatnim dziesięcioleciu
    W ostatnim dziesięcioleciu katastrofalne wybuchy wulkanów występowały głównie na wyspach u wschodnich i południowo-wschodnich wybrzeży Azji, a także w Ameryce Środkowej, w tym na Małych Antylach. Wybuchy te pochłonęły ponad 1500 ofiar; spośród nich 80% zginęło w wyniku erupcji jednego wulkanu (Pinatubo), w tym: 30% wskutek opadów popiołowych i bomb wulkanicznych, 12% wskutek laharów, reszta — z powodu chorób epidemicznych. Przyczyną śmierci ofiar pozostałych wybuchów były głównie lawiny piroklastyczne i chmury gorejące, a tylko w 12% — opady piroklastyczne.
     
    W 1990 na Jawie wznowił działalność jeden z najniebezpieczniejszych wulkanów, Kelud, który w ciągu ostatnich sześciu wieków pochłonął ok. 15 tys. ofiar. W wyniku erupcji eksplozywnej został zdewastowany obszar 35 km2 w odległości 2–4 km od krateru; od opadów popiołowych i bomb wulkanicznych zginęło 35 osób. Poerupcyjne lahary (33) zniszczyły 1546 budynków, drogi i mosty, ok. 25 tys. ha ziemi uprawnej, ok. 6400 ha lasów; spowodowały także poważne obrażenia 43 osób.
     
    Sprawcą największej katastrofy ostatniego dziesięciolecia był wulkan Pinatubo, położony na filipińskiej wyspie Luzon. Po 500-letnim okresie spokoju, w 1991 wystąpiły silne erupcje eksplozywne, które wzbiły chmurę popiołów do wysokości 40 km, doprowadziły do zapadnięcia wierzchołka wulkanu i powstania kaldery głębokości 600 m i średnicy 2 km. Erupcjom towarzyszyły wstrząsy sejsmiczne i ulewne deszcze, w tym samym czasie wystąpiły też tajfuny, co doprowadziło do uruchomienia laharów. Eksplozje, zapadnięcie wierzchołka wulkanu i opady piroklastyczne były przyczyną śmierci 364 osób i obrażeń 184; 143 osoby zginęły wskutek laharów, a 700 zmarło w wyniku chorób epidemicznych. Na obszarze 100 km2 zostały zniszczone uprawy, drogi, kilka wsi i miast.
     
    Wybuchy japońskiego wulkanu Unzen, wznowione w 1990, osiągnęły apogeum w roku następnym. Erupcje o charakterze mieszanym spowodowały wydźwignięcie kopuły lawowej oraz wytworzenie chmur gorejących, lawin piroklastycznych i gruzowych, a także laharów; śmierć poniosły 43 osoby, rannych zostało 9 osób; spaleniu uległo 400 budynków, zburzeniu — 137. Ewakuowano 8600 osób.
     
    W 1993 doszło do erupcji wulkanu Mayon (wyspa Luzon, Filipiny). Wulkan wyrzucił popioły na wysokość 5 km, a lawiny i opady piroklastyczne, sięgające ok. 6 km od krateru, spowodowały śmierć 70 osób i obrażenia ponad 100. Popioły, potoki lawy i lahary zniszczyły drogi i pola uprawne.
     
    Wulkan Merapi, który w XI w. przyniósł zagładę wysoko rozwiniętej cywilizacji jawajskiej, a potem jeszcze kilkakrotnie wywoływał tragiczne katastrofy, eksplodował w 1994; popioły były wyrzucane na wysokość 10 km. Opady piroklastyczne objęły obszary położone w odległości 45 km od wierzchołka wulkanu. Wskutek laharów, lawin piroklastycznych i chmur gorejących zginęły 64 osoby, 43 zostały ciężko ranne; zniszczeniu uległo kilka wsi, spaleniu — 500 ha lasów. Ponad 6 tys. osób ewakuowano.
     
    Ostatnia z większych katastrof wulkanicznych nastąpiła w 1997; wybuchł wówczas aktywny od trzech lat wulkan Soufrière Hills na wyspie Montserrat (Małe Antyle). Erupcja wybiła w kopule wulkanu otwór o średnicy 200 m, przez który wytrysnął na wysokość 10 km pióropusz rozpylonej lawy. Opady popiołów pokryły obszar 4 km2. Lahary, uruchomione częściowo przez wstrząsy sejsmiczne towarzyszące erupcji, spowodowały śmierć 19 osób i zniszczenie ok.150 budynków.
     
    Silne erupcje wulkaniczne występowały również na słabo zaludnionych obszarach Andów, Alaski, Wysp Aleuckich, Kamczatki i Islandii. Erupcje te były przyczyną strat materialnych i szkód w środowisku naturalnym, spowodowanych przez intensywne opady popiołowe (Mount Hudson, Chile, 1991), lahary (Spurr, Alaska, 1992) lub wylewy wód roztopowych (strefa ryftu wschodniego w Islandii, 1996).
    Elżbieta Jackowicz
  • To ciekawe
    Wkrótce po rozdzieleniu się drogi ewolucyjnej goryli i szympansów, z gałęzi szympansiej odszczepiły się człowiekowate, czyli hominidy. A że stało się to niespełna dziesięć milionów lat temu w Afryce, do tej pory podobieństwo sekwencji genetycznych ludzi i afrykańskich małp człekokształtnych wynosi ok. 98–99 procent.
Hasło dnia: kwaśne opady
Sponsorowane

Rekordziści

Największe jezioro w Ameryce Północnej
Jezioro Górne — 82,4 tys. km2.

Cytat dnia

„Wiem, że Bóg obdarzył mnie talentem i dziękuję Mu za to. Wypełniałem swojej obowiązki i służyłem mojemu pokoleniu pracą. Niech inni robią tak samo”

Imieniny

Lip 20

Arety, Aureliusza, Czesława, Eliasza, Hieronima, Ludwiki

Dzień w historii

Lip 20

zdarzyło się
1947
wznowienie działań zbrojnych (tzw. akcja policyjna) w Indonezji przez wojska holenderskie.
1963
podpisanie w Jaunde układu o stowarzyszeniu między 18 państwami afrykańskimi (Benin, Burundi, Czad, Gabon, Górna Wolta, Kamerun, Kongo, Mali, Madagaskar, Mauretania, Niger, Republika Środkowoafrykańska, Ruanda, Senegal, Somalia, Togo, Wybrzeże Kości Słoniowej, Zair) a EWG.
urodzili się
1304
Petrarca, Francesco, poeta włoski.
1947
Santana Carlos, meksykański gitarzysta rockowy i kompozytor.
odeszli
1927
Ferdynand I Hohenzollern-Sigmaringen, król Rumunii od 1914.
1945
Valéry Paul Ambroise, fr. poeta i eseista.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia