Po serii zapowiadających to zdarzenie trzęsień ziemi, jesienią 2017 rozpoczęła się erupcja wysokiego na ponad 3km wulkanu Mount Agung położonego na wschodzie indonezyjskiej wyspy Bali. Nie wiadomo jeszcze, jakie rozmiary osiągnie finalnie. Można jednak określić, jaki będzie jej wpływ na klimat, jesli dorówna „wielkim eurpcjom” znanym z historii.

Mt. Agung wybuchł po raz ostatni w 1963 roku, zabijając ponad 1000 osób. Jak to zwykle bywa podczas tak potężnych erupcji, wybuch wyrzucił do stratosfery (na wysokość co najmniej 16-18 km) znaczne ilości dwutlenku siarki. Ten, reagując z wodą, tworzy aerozol kwasu siarkowego, który skutecznie odbija światło słoneczne, a rozprzestrzeniając się wokół globu powoduje ochłodzenie klimatu Ziemi. To właśnie erupcje wulkaniczne, obok zmian prądów oceanicznych (takich jak np. oscylacja El
Niño-La Niña) są głównym czynnikiem zmienności klimatu w skali wieloletniej.

Zdjęcie satelitarne wulkanu z dymem i chmurami
Rysunek 1: Obraz satelitarny wulkanu Agung z 29.11.2017. Kolory nie są naturalne – to kombinacja zdjęć wykonanych dla różnych długości fali, dobranych tak, by łatwiej było odróżnić chmury (kolory biały – jasnoniebieski) od wyziewów wulkanicznych (szare i brązowawe kłęby). Źródło: NASA’s Earth Observatory.

Ochłodzenie globalnego klimatu związane z erupcją Mt. Agung w 1963 roku wyniosło około 0,2-0,3°C. Po takich erupcjach aerozol kwasu siarkowego jest stopniowo, w ciągu kilku lat, usuwany z atmosfery, a jego efekt chłodzący stopniowo zanika. Skala ochłodzenia oraz okres powrotu klimatu do stanu wyjściowego zależą od skali i przebiegu erupcji, w szczególności ilości wyemitowanego podczas niej dwutlenku siarki, oraz wysokości, na którą zostaje on wyrzucony.

W drugiej połowie XX wieku miały miejsce jedynie dwie inne erupcje o porównywalnej skali: El Chichón w 1982 roku i Mt. Pinatubo w 1991 roku. Podobnie jak erupcja Mt. Agung w 1963 roku, odcisnęły one swój ślad na klimacie, przede wszystkim temperaturze, powodując jej przejściowy spadek, ale także na zawartości ciepła w oceanach, zmianach poziomu morza, cyklu węglowym, opadach i przepływach wody.

Historyczne dane pomagają spojrzeć w przyszłość

Naukowcy uważnie analizowali zebrane podczas tych rzadkich zdarzeń dane. Wielkie erupcje wulkaniczne stanowią jeden z podstawowych testów jakości działania modeli klimatu i ich zdolności do odtwarzania odpowiedzi systemu klimatycznego na zmiany bilansu energetycznego, w tym przypadku – zmniejszenia strumienia energii słonecznej w wyniku działania aerozoli siarczanowych. Ostatnia wielka erupcja miała miejsce 26 lat temu, kiedy systemy pomiarowe nie były tak zaawansowane jak obecnie dostępne, np. satelity NASA A-Train, czy mierzące warunki w oceanach na różnych głębokościach boje nurkujące sieci ARGO. Pomiary uzyskane z użyciem nowoczesnych urządzeń mogłyby dostarczyć nadzwyczaj cennych danych, pozwalających nam lepiej zrozumieć wpływ wybuchów wulkanów na klimat Ziemi, a w oparciu o te informacje lepiej zrozumieć jego działanie i udoskonalić modele klimatu.

Rysunek 2: Wyniki satelitarnych pomiarów emisji dwutlenku siarki (Sulphur Dioxide, mierzone w dobsonach) z wulkanu Agung, 27.11.2017. Wizualizację zamieszczamy dzięki uprzejmości NASA’s Earth Observatory

Zbiegiem okoliczności, trzy wielkie erupcje, do których doszło po 1950 roku, przypadły na ciepłą fazę oscylacji ENSO, czyli okres występowania zjawiska El Niño. Gdy ma ono miejsce powierzchnia tropikalnego Pacyfiku jest szczególnie ciepła, co powoduje wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi o około 0,1-0,2°C.

Jakich zmian globalnej temperatury moglibyśmy więc oczekiwać, gdyby w najbliższych miesiącach nastąpił duży wybuch wulkanu? Choć metody prognozowania erupcji wulkanicznych w ostatnich dekadach poczyniły znaczne postępy, wciąż nie potrafimy dokładnie przewidzieć kiedy dokładnie nastąpi wybuch, jaka będzie jego siła, ani jak długo będzie trwał. Ponieważ są to kluczowe czynniki decydujące o wpływie erupcji na klimat, nie jesteśmy w stanie prognozować wpływu erupcji na klimat naszej planety. Możemy jednak przygotować możliwe scenariusze.

Erupcja wulkanu podczas La Niña

Centrum Prognozowania Klimatu NOAA w swojej najnowszej prognozie z 2 października szacuje prawdopodobieństwo rozwinięcia się w zimie zjawiska La Niña na 55-60%. La Niña jest przeciwieństwem El Niño i powoduje spadek globalnej temperatury względem warunków neutralnych.

Jednym z rozważanych scenariuszy może więc być wybuch wulkanu, do którego doszłoby w czasie panującego na Pacyfiku zjawiska La Niña. Korzystając z modeli klimatu można oszacować, jak bardzo spowodowane erupcją wulkaniczną ochłodzenie, nakładające się na również działające chłodząco zjawisko La Niña, będą w stanie obniżyć średnią temperaturę powierzchni Ziemi.

Przyjrzyjmy się wynikom symulacji, w których najpierw obliczono wpływ na klimat trzech wielkich erupcji wulkanicznych: Mt. Agung w 1963 roku, El Chichón w 1982 roku oraz Mt. Pinatubo w 1991 roku, a następnie przedstawiono go w podziale na sytuacje występowania zjawisk El Niño (czerwona linia na rys. 2) i La Niña (niebieska linia na rys. 2).

Rysunek 3: Po lewej: anomalie średniej globalnej temperatury obliczone za pomocą modeli CESM (Community Earth System Model Large Ensemble) podczas trzech erupcji wulkanicznych: Mt. Agung w 1963 roku, El Chichón w 1982 roku oraz Mt. Pinatubo w 1991 roku. Odchylenia od średniej względem 5-letniego okresu bazowego poprzedzającego erupcję. Czarna linia pokazują średnią dla wszystkich przypadków, czerwona dla stanu El Niño (widać jego kompensujący ochłodzenie wulkaniczne wpływ) a niebieska dla stanu La Niña (widać wzmocnienie ochłodzenia). Cieniowanie pokazuje 95% zakres niepewności. Po prawej: scenariusze zmian średniej globalnej temperatury po wybuchu podobnym do Mt. Agung, który nastąpiłby w 2017 roku, stworzone poprzez dodanie anomalii temperatury z lewego panelu do wiązki symulacji temperatury modeli CESM. Temperatura na podstawie serii pomiarowej BEST. Zaadaptowane z Lehner I Fasullo, 2017

Tak jak można się spodziewać, wielka erupcja wulkaniczna pokrywająca się czasowo ze zjawiskiem La Niña, poskutkowałaby znacząco większym obserwowanym spadkiem temperatury powierzchni Ziemi (średnie ochłodzenie ok. 0,3°C), niż gdyby doszło do niej w warunkach neutralnych ENSO (średnie ochłodzenie ok. 0,2°C). Z kolei kiedy erupcja taka przypada na okres występowania zjawiska El Niño, oba te czynniki w większości kompensują swoje działanie (średnie ochłodzenie to ok. 0,1°C). Niezależnie od tego, na jaką fazę ENSO przypadłaby erupcja, po około 3-5 latach, gdy aerozole siarkowe zostają usunięte z atmosfery, średnia temperatura powierzchni Ziemi powraca do poziomu wyjściowego.

Rysunek 4: Wybuch stratowulkanu Mt. Raung na indonezyjskiej wyspie Jawa w lipcu 2015 roku. Widoczne są białe chmury i brązowawy pióropusz aerozolu. Źródło: NASA

Nie jesteśmy w stanie przewidzieć wybuchów wulkanów, więc prognozy zmiany klimatu ich na ogół nie uwzględniają. Ponieważ jednak wybuchy wulkaniczne cały czas zachodzą (choć są to zwykle słabsze erupcje), nowsze projekcje klimatu zawierają hipotetyczne przyszłe erupcje (analogicznie do hipotetycznych emisji gazów cieplarnianych związanych z działalnością człowieka). Dzięki temu możemy na przykład powiedzieć, że gdyby do wielkiej erupcji (zbliżonej skalą do Mt. Agung z 1963 roku) doszło w tym lub przyszłym roku, to – jeśli na Pacyfiku utworzy się zjawisko La Niña – powinniśmy spodziewać się w latach 2018-2019 spadku globalnej temperatury o ok. 0,3°C.

Idziemy o zakład, że w takiej sytuacji w mediach popularnych i na blogach pojawią się artykuły twierdzące, że „globalne ocieplenie skończyło się w 2017 roku”, „mityczny efekt cieplarniany został obalony” itp.

Marcin Popkiewicz na podst. Global climate impacts of a potential volcanic eruption of Mt. Agung, konsultacja merytoryczna prof. Szymon Malinowski

Aktualizacja: w związku z rozwojem erupcji wulkanu Agung, wzbogaciliśmy nasz artykuł o nowe ilustracje.

Fajnie, że tu jesteś. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł Ci poszerzyć lub ugruntować wiedzę.

Nie wiem, czy wiesz, ale naukaoklimacie.pl to projekt non-profit. Tworzymy go my, czyli ludzie, którzy chcą dzielić się wiedzą i pomagać w zrozumieniu zmian klimatu. Taki projekt to dla nas duża radość i satysfakcja. Ale też regularne koszty. Jeśli chcesz pomóc w utrzymaniu i rozwoju strony, przekaż nam darowiznę w dowolnej wysokości