MIT

(…) jeden wybuch wulkanu wyrzuca go do atmosfery tyle, ile ludzka gospodarka przez kilka lat, a rocznie wybuchów wulkanów mamy około czterdziestu. – Rafał Ziemkiewicz

STANOWISKO NAUKI

Emisja dwutlenku węgla wszystkich wulkanów świata jest niewielka w porównaniu z emisją pochodzącą ze spalania paliw kopalnych. Nawet wliczając wulkany podwodne, oraz emisję gazów przenikających przez glebę, całkowita ilość dwutlenku węgla ze źródeł wulkanicznych wynosi około 200-250 milionów ton rocznie, mniej niż 1% rocznej emisji antropogenicznej.

Zdjęcie: wulkan Sakurajima w Japonii.
Ilustracja 1: Wulkan Sakurajima w Japonii. Zdjęcie: Kimon Berlin (licencja CC BY-SA 2.0)

Wulkaniczne emisje dwutlenku węgla są istotną częścią geologicznego cyklu węglowego, w ramach której węgiel związany w skałach płaszcza i skorupy Ziemi powraca do atmosfery. W długiej, geologicznej skali czasu dwutlenek węgla emitowany przez wulkany może doprowadzić do zmiany klimatu. Jednak w okresach mających znaczenie dla ludzkiej cywilizacji (dziesiątków, setek czy nawet tysięcy lat) jego znaczenie jest pomijalne w porównaniu do innych, znacznie szybszych procesów związanych z obiegiem węgla pomiędzy atmosferą, oceanami i biosferą (patrz Wolny cykl węglowy i termostat węglowy).

Emisje wulkaniczne są też znacznie mniejsze od antropogenicznych emisji dwutlenku węgla, choć pod pewnymi względami je przypominają: spalając kopalny węgiel, ropę i gaz ziemny, ludzkość również zwraca do atmosfery węgiel uwięziony w pokładach geologicznych.

Wulkany i ludzie dzień po dniu 

Uznawana za jeden z najbardziej aktywnych wulkanów na świecie Etna we Włoszech, emituje około 9 tysięcy ton dwutlenku węgla na dobę, albo trochę ponad 3 miliony ton rocznie (Bragagni i in., 2022). 

Suma emisji 91 najbardziej aktywnych w okresie 2005-2015 wulkanów została oszacowana na 38 milionów ton rocznie, a wszystkie naziemne wulkany emitowały w tym samym okresie około 53 milionów ton dwutlenku węgla rocznie (Fischer i in., 2019). 

Tymczasem największa elektrownia węglowa w Polsce, Elektrownia Bełchatów, emituje każdego dnia do atmosfery 96 tysięcy ton dwutlenku węgla (Fox, 2023), czyli dziesięć razy tyle co wulkan Etna. 

Globalnie, wszystkie procesy przemysłowe, energetyka i transport odpowiedzialne były w 2022 roku za emisję około 37 miliardów ton dwutlenku węgla (Global Carbon Project). 

Po uwzględnieniu emisji gazów wulkanicznych z gleb i jezior znajdujących się w obszarach aktywnych wulkanicznie (Fischer i in., 2019), oraz z podwodnych wulkanów i grzbietów śródoceanicznych (Hauri i in., 2 019całkowitą emisję ze źródeł geologicznych do atmosfery można oszacować na około 200-250 milionów ton, a zatem mniej niż 1% emisji antropogenicznej.

Diagram pokazujący globalne emisje ze spalania paliw kopalnych i produkcji cementu, emisje wulkaniczne i polskie emisje CO2.
Ilustracja 2: Porównanie rocznej emisji dwutlenku węgla Etny, wszystkich wulkanów świata, elektrowni Bełchatów oraz Polski. Źródła danych w tekście.

Emisje CO2 podczas „dużych erupcji wulkanicznych”

Tej proporcji nie zmieniają nawet duże erupcje wulkaniczne. Wybuch wulkanu Pinatubo w 1991 roku – największa erupcja wulkaniczna ostatnich stu lat – wyrzucił do atmosfery około 50 milionów ton dwutlenku węgla (Gerlach, 2011). 

Patrząc na wykres zmian koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze, które mierzymy od roku 1959, nie widzimy na nim pików (nagłych wzrostów) związanych ze znanymi największymi wybuchami wulkanów (Pinatubo w 1991, El Chichón w 1982, St Helens w 1980 czy Agung w 1963). Gdyby ilość emitowanego w czasie erupcji wulkanicznej CO₂ stanowiła znaczący ułamek emisji antropogenicznej, byłyby one wykrywalne, a tym bardziej gdyby emisja związana z tymi erupcjami była od antropogenicznej większa.

Wykres: koncentracja CO2 w atmosferze i jej zmiany w czasie, z naniesionymi terminami dużych erupcji wulkanicznych.
Ilustracja 3: Koncentracja CO2 w atmosferze w kolejnych latach. Strzałkami i napisami oznaczono terminy dużych erupcji wulkanicznych. Dane: NOAA

Podobnie jest z erupcjami superwulkanów, takich jak Toba 74 tysiące lat temu (Crick i in., 2021), czy Yellowstone 640 tysięcy lat temu (Matthews i in., 2015). Bezpośrednich danych dotyczących związanej z nimi emisji dwutlenku węgla nie posiadamy, jednak zakładając że skalowałaby się ona podobnie do ilości wyrzuconego materiału skalnego, otrzymalibyśmy wielkość zbliżoną do rocznej, albo w najlepszym razie kilkuletniej, współczesnej emisji antropogenicznej. Jest to za mało, by spowodować wykrywalne zaburzenie cyklu węglowego i globalne ocieplenie, i faktycznie w rekonstrukcjach zawartości dwutlenku węgla w atmosferze opartych o rdzenie lodowe tych erupcji superwulkanów też nie widać.

Jaka musi być skala aktywności wulkanicznej, żeby istotnie wpłynęła na klimat? 

Największymi źródłami emisji wulkanicznej w historii geologicznej Ziemi były wielkie prowincje magmatyczne (LIP, Large Igneous Province), odpowiedzialne za oceaniczne epizody anoksyczne i wielkie wymierania. Choć sumarycznie doprowadziły one do uwolnienia ilości CO₂ wielokrotnie większej od całkowitej emisji antropogenicznej, robiły to w wolniejszym tempie niż ludzkość poprzez spalanie paliw kopalnych (Jiang i in., 2022).

Przykładowo, odpowiedzialne za wymieranie permskie emisje wulkaniczne trapów syberyjskich  trwały kilkaset tysięcy lat (Burgess i Bowring, 2015), w czasie których do atmosfery dostało się 200 bilionów ton dwutlenku węgla (więcej w artykule Klimat dawnych epok: wielkie wymierania). I choć od początku epoki przemysłowej ludzkość wyprodukowała mniej więcej 100 razy mniej dwutlenku węgla, zrobiła to co najmniej 1000 razy szybciej, i tempo to wciąż rośnie – połowa paliw kopalnych została spalona w ciągu ostatnich 30 lat (Forster i in., 2023).

Piotr Florek, konsultacja merytoryczna: dr hab. Magdalena Matusiak-Małek

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

Avatar photo
Autor
Konsultacja merytoryczna:
dr hab. Magdalena Matusiak-Małek