Postępujące ocieplenie klimatu Ziemi. Przyczyny naturalne. Wpływ aktywności wulkanicznej na klimat Ziemi
 
Postępujące ocieplenie klimatu Ziemi. Przyczyny naturalne. Wpływ aktywności wulkanicznej na klimat Ziemi
Spadek promieniowania bezpośredniego po erupcjach wulkanów stwierdzono już dawno. Promieniowanie bezpośrednie po wybuchu wulkanu może przez kilka miesięcy zmniejszyć się o 10–20%. Na przykład po wybuchu wulkanu Katmai (Alaska) w 1920 roku bezpośrednie promieniowanie słoneczne mierzone na kilku stacjach aktynometrycznych w Europie i Ameryce zmniejszyło się w niektórych miejscach (bezpośrednio po erupcji) o ponad 20%. Podobny spadek promieniowania bezpośredniego wystąpił po wybuchu wulkanu Krakatau (Indonezja) w 1883 roku. W tych dwóch przypadkach, a także w maju 1970 roku po wybuchu wulkanu Hekla (Islandia) i innych, spadek promieniowania miał charakter zmian planetarnych (globalnych).
Po wybuchu wulkanu następuje szybki spadek promieniowania bezpośredniego, a następnie powolny jego wzrost, zależny od intensywności rozprzestrzeniania się pyłów i prędkości ich opadania w atmosferze. Po upływie jednej godziny od wybuchu Hekli chmura pyłu osiągnęła wysokość 16 km. Natomiast po wybuchu wulkanu Tambora (Indonezja) w 1815 roku pył osiągnął wysokość 60–70 km.
Po erupcji eksplozywnej w wielokilometrowej warstwie atmosfery w wyniku absorpcji promieniowania bezpośredniego i rozproszenia promieniowania krótkofalowego znacznie wzrasta współczynnik ekstynkcji. Wulkany typu eksplozywnego wyrzucają do atmosfery duże ilości pyłów i gazów (HCl, SO2, CO2, H2S i inne). Drobny pył wyrzucany do stratosfery może pozostawać w niej nawet przez kilkanaście lat.
Szczególne znaczenie w badaniach zmian klimatu mają gazy wulkaniczne wyrzucane do stratosfery, które w ciągu kilku miesięcy ulegają transformacji fizykochemicznej i są rozprzestrzeniane wokół całej Ziemi. Największy wpływ na rozproszenie krótkofalowego promieniowania słonecznego mają cząsteczki siarczanów (aerozole siarczanowe), które powstają z gazów zawierających siarkę (np. SO2). Cząstki siarczanów absorbują i rozpraszają promieniowanie słoneczne (zjawisko purpurowego zmierzchu). Powodują one ogrzanie się stratosfery, gdy w dolnych warstwach troposfery występuje ochłodzenie, wywołane spadkiem promieniowania dochodzącego do powierzchni Ziemi.
Chmury pyłów wulkanicznych składające się z małych ziarenek kwarcu i popiołu przenoszone są szybko na duże odległości w zależności od kierunku wiatru przeważającego w stratosferze. Natomiast chmury siarczanowe po upływie kilku miesięcy są rozprzestrzeniane także ku biegunom i obejmują całą półkulę. Zatem erupcje wulkaniczne eksplozywne, występujące głównie w sąsiedztwie Oceanu Spokojnego, mają znaczny wpływ na klimat w skali globalnej. Pył wulkaniczny pochodzący z niskich szerokości geograficznych jest przenoszony nad całą kulę ziemską pod wpływem cyrkulacji południkowej. Podobnie wulkaniczne aerozole siarczanowe (stratosferyczne) w końcowej fazie, tj. po kilkunastu latach, kumulowane są w lodach Arktyki i Antarktydy.
Po erupcjach eksplozywnych wulkanów w strefie okołorównikowej spadek promieniowania słonecznego całkowitego stanowi ok. 10% spadku promieniowania bezpośredniego.
Analogiczne wnioski wypływają z badań promieniowania bezpośredniego i rozproszonego przeprowadzonych po erupcji wulkanu Agung (Bali, Indonezja) w 1963 roku. Średnie miesięczne wartości promieniowania bezpośredniego w Melbourne były o 25% niższe, a promieniowania rozproszonego o 100% wyższe w porównaniu ze stanem sprzed erupcji.
Mimo że spadek promieniowania bezpośredniego jest częściowo zrównoważony wzrostem promieniowania rozproszonego, promieniowanie całkowite po wybuchach wulkanów maleje. Z bilansu energii cieplnej wynika, że nawet niewielkie zmiany promieniowania całkowitego wynoszące 1% przy stałym albedo powodują spadek średniej temperatury przy powierzchni Ziemi o 1,2–1,5°C. Natomiast spadek promieniowania całkowitego o 1,5–1,6% może doprowadzić do całkowitego zlodowacenia Ziemi.
Interesujące są badania zależności temperatury i promieniowania bezpośredniego na półkuli północnej — krzywe wieloletnich zmian temperatury powietrza w strefie od 17 do 90° szerokości geograficznej i anomalii promieniowania bezpośredniego mają po dwa główne maksima przypadające na te same daty.
Wyniki innych porównań świadczą, że wzrost temperatury o 0,4°C wywołany jest wzrostem promieniowania bezpośredniego o 2%, a całkowitego o 0,3%. Natomiat ochłodzenia klimatu w latach 1881–1960 przypadają na daty erupcji wulkanów: Krakatau (1883), Pelée (1902), Katmai (1912) i innych.
Główne ochłodzenie klimatu na początku XIX w. przypadło na minimum aktywności Słońca — najsłabszy cykl 13-letni (1811–1823) i na maksimum aktywności wulkanicznej. Na początku XIX w. wystąpiły wybuchy wulkanów o największym wskaźniku zapylenia atmosfery: Tombora (1815) i Kosequina (1835).
Jerzy Boryczka, Maria Stopa-Boryczka
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia