Áhrif eldvirkni á loftslag

 

Einn af þeim þáttum sem getur haft áhrif á loftslag jarðar er eldvirkni, en þau áhrif eru aðallega tvenns konar.

Mynd af gosmekkinum í Pinatubo eldfjallinu, júní 1991.

Mynd af gosmekkinum í Pinatubo eldfjallinu, júní 1991.

Annars vegar er um að ræða skammtímaáhrif af völdum aukninga arða (e. aerosols), þá mest brennisteinsdíoxíðs, í lofthjúpnum en þær geta minnkað inngeislun sólar, sem leiðir til kólnunar. Til að eldvirkni nái að hafa kælandi áhrif þarf margt að spila saman. Eldgosið þarf að vera öflugt, gosmökkur hár og þá skiptir efnasamsetning arðanna miklu máli. Staðsetning á hnettinum hefur líka áhrif, en örðurnar dreifast betur um hnöttinn ef staðsetning eldgossins er nálægt miðbaug jarðar. Mikil eldvirkni í langan tíma hnattrænt, getur haft viðvarandi kólnun í för með sér, en örður hreinsast þó úr lofthjúpnum á nokkrum árum eftir að eldvirkni lýkur.

Hins vegar er um að ræða langtímaáhrif á jarðfræðilegum skala (áratugamilljónir ára), oft í samspili við breytingar á flekahreyfingum. Við þær breytist styrkur koldíoxíðs (CO2) í lofthjúpnum smám saman, sem veldur annað hvort hægfara hlýnun, ef CO2 styrkur eykst eða hægfara kólnun, ef CO2 styrkur minnkar. Þótt langtímaáhrifin séu áhugaverð og sýni okkur hvernig CO2 hefur verið ráðandi þáttur í loftslagi jarðarinnar í gegnum jarðsöguna, þá skipta þau ekki miklu máli fyrir okkur nútímamenn því magn þess CO2 sem jörðin gefur frá sér við eldvirkni er sáralítið miðað við það magn sem menn losa á ári núorðið. Það tekur mennina um 3-5 daga að losa jafn mikið CO2 út í andrúmsloftið og losnar við eldvirkni að meðaltali á ári (Gerlach 2011).

Áhrif eldvirkni til skamms tíma

Stór eldgos geta valdið snöggum breytingum í stuttan tíma og þá til kólnunar (frá nokkrum mánuðum og upp í nokkur ár). Mögnuðustu eldgosin spúa örðum,  þ.e. fíngerðri ösku og brennisteinsríkum lofttegundum (SO2) í miklu magni út í andrúmsloftið, sem dreifir sig síðan um veðrahvolfið (e. troposphere) og stundum alla leið upp í heiðhvolfið (e. stratosphere) en mörkin þar á milli eru í um 10-13 km hæð á miðlægum breiddargráðum. Þar dreifa þær sig sem ský um lofthjúp jarðar á nokkrum vikum. Við það dregur úr inngeislun sólar sem nær yfirborði jarðar og meðalhiti jarðar lækkar.

Gott dæmi um þannig eldvirkni var sprengigosið í Pinatubo 1991 í Filippseyjum, en eldfjallið gaus 12. júní og gosmökkurinn náði í allt að 20 km hæð. Það framleiddi um 5 rúmkílómetra af dasíti (ísúr-súr gosefni) og 20 milljón tonn af lofttegundinni SO2 (brennisteinsdíoxíði) mesta magn sem mælst hefur. Lofttegundin fór upp í heiðhvolfið og var búin að umlykja hnöttinn á þremur vikum. Við það minnkaði inngeislun sólar um heil 10% á Hawaii og hitastig jarðar er talið hafa lækkað hnattrænt séð um 0,5°C í 2-4 ár vegna þess.

Mynd sem sýnir greinilega kólnunina tengda eldgosinu í Pinatubo.

Mynd sem sýnir greinilega kólnunina tengda eldgosinu í Pinatubo.

 

Þrennt virðist ráðandi um skammtímaáhrif eldvirkni á loftslag jarðar:

  • Eðli eldgossins. Því öflugra eldgos og því meiri sprengivirkni sem er, því meiri kólnun. Ísúr eða súr gosefni eru talin sérstaklega varhugaverð – en þá eykst sprengivirknin og fínu gosefnin ná hærra upp í lofthjúpinn. Mest áhrif hafa þau ef þau ná í miklu magni upp í heiðhvolfið.
  • Framleiðsla brennisteinsdíoxíðs. Magn þess skiptir miklu máli til kólnunar, en áhrif til kólnunar er mest vegna endurkasts sólarljóss af völdum þess.
  • Staðsetning. Eldgos á hærri breiddargráðum dreifa öskunni og brennisteinsdíoxíðinu ekki eins vel og eldgos staðsett á lægri breiddargráðum. Því þarf gosið að verða því meira til að það hafi áhrif. Við miðbauginn þá dreifast þessi gosefni um mun stærra svæði vegna háloftavinda til suðurs og norðurs og því meira endurkast sólarljóss.

Við fyrrnefnt eldgos í Mount Pinatubo komu allir þessir þættir saman, sem varð til þess að það kólnaði hnattrænt um sirka hálfa gráðu í 1-2 ár.

Það eru þó ýmsar undantekningar frá þessari þrískiptu þumalputtareglu. Sem dæmi eru Skaftáreldar (1783-1784) sem mynduðu Lakagíga, en þar er ekki um að ræða mikla sprengivirkni, heldur mikið og öflugt basískt sprungugos. Ekki er heldur hægt að segja að staðsetningin sé nálægt miðbaug eins og við vitum. Hins vegar framleiddu Lakagígar mjög mikið magn af brennisteinsdíoxíð á þeim átta mánuðum sem þeir gusu og olli það ekki eingöngu kólnun á norðurhveli jarðar, heldur fylgdu því einnig eiturský og móða – samanber móðuharðindin (sjá t.d. Highwood og Stevenson 2003).

Samanburður við aðra þætti loftslags

En getur minnkandi eldvirkni að einhverju leiti verið völd að þeirri hnattrænu hlýnun sem verið hefur undanfarna öld og áratugi?

Eins og komið hefur fram, þá getur mikil eldvirkni í langan tíma, haft viðvarandi kólnun í för með sér og því réttmætt að velta þeim fleti upp. Ef skoðaðar eru rannsóknir þar sem metnir eru helstu áhrifaþættir hinnar hnattrænu hlýnunar, þá kemur í ljós að breyting í eldvirkni skýrir alls ekki þá hitaukningu sem orðið hefur síðastliðna öld.

Mynd 2: Prósentuhluti áhrifaþátta á hnattræna hlýnun síðastliðin 100-150 ár, samkvæmt  Tett o.fl. 2000 (T00, dökk blár), Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Stone o.fl. 2007 (S07, grænn), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár), Stott o.fl. 2010 (S10, grár),  Huber og Knutti 2011 (HK11, ljósblár) og svo Gillett o.fl. 2012 (G12, appelsínugulur).

Mynd sem sýnir prósentuhluta áhrifaþátta á hnattræna hlýnun síðastliðin 100-150 ár, samkvæmt Tett o.fl. 2000 (T00, dökk blár), Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Stone o.fl. 2007 (S07, grænn), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár), Stott o.fl. 2010 (S10, grár), Huber og Knutti 2011 (HK11, ljósblár) og svo Gillett o.fl. 2012 (G12, appelsínugulur).

Hlýnun jarðar undanfarna öld er hvorki hægt að tengja við minkandi eldvirkni, né aukningu á CO2 af völdum eldvirkni. Mannlegi þátturinn er ríkjandi og þá sérstaklega losun manna á CO2 út í andrúmsloftið við bruna jarðefnaeldsneytis. Það er þó ljóst að eldvirkni hefur áhrif á loftslag og geta mikil eldgos með mikilli eldvirkni kælt jörðina tímabundið – hvort slíkt eldgos kemur í dag eða eftir 5 ár er óljóst, en yfirgnæfandi líkur eru þá á því að sú kólnun verði skammvinn.

Heimildir og ítarefni

Gerlach 2011: Volcanic Versus Anthropogenic Carbon Dioxide

Highwood og Stevenson 2003: Atmospheric impact of the 1783–1784 Laki Eruption: Part II Climatic effect of sulphate aerosol Eruption: Part II Climatic effect of sulphate aerosol

Wikipedia: Mount Pinatubo

Mjög ítarlega er fjallað um samspil eldvirkni og loftslags á heimasíðu Wunderground.com

Einnig er áhugaverð umfjöllun um samspil eldvirkni og loftslags á heimasíðu RealClimate

Aðrar heimildir sem vísað er í:

Tengt efni á loftslag.is

Athugasemdir

ummæli

Tags: ,

About Höski

Áhyggjumaður um loftslagsmál