Wulkany: kolejna przyczyna wolniejszego wzrostu temperatur

Spowolniony wzrost temperatur powierzchni Ziemi na początku XXI wieku, okrzyknięty przez niektórych „końcem globalnego ocieplenia”, ma więcej niż jedną przyczynę. W najnowszej pracy na ten temat oszacowano, jaki udział w tej „pauzie w ociepleniu” miały… wulkany.

Pomimo coraz szybszego wzrostu koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze (w roku 2013 na Mauna Loa po raz pierwszy odnotowano koncentrację CO₂ powyżej 400ppm), na początku XXI tempo wzrostu temperatur powierzchni Ziemi wydawało się spadać. Chociaż lata 2010 i 2005 były najcieplejsze w historii pomiarów, a ocean (którego pojemność cieplna jest dużo większa niż atmosfery) gromadził energię w niespotykanym tempie, niektórzy zaczęli wieszczyć koniec globalnego ocieplenia. Naukowcy tymczasem zabrali się za identyfikowanie przyczyn tego zjawiska. Jak pisaliśmy wcześniej, udało się wykazać, że istotne znaczenie miały między innymi spadek aktywności słonecznej, zwiększenie częstości występowania zjawiska La Niña oraz… sposób, w jaki przetwarzane były wyniki pomiarów temperatury.

Autorzy artykułu Wkład wulkanów w dekadalne zmiany temperatury troposfery (Volcanic contribution to decadal changes in tropospheric temperature) [pełna wersja], który ukazał się ostatnio w czasopiśmie Nature Geoscience, przyjrzeli się aktywności wulkanów. Jak stwierdza Ben Santer z LLNL, główny autor pracy:

Spowolnienie obserwowane ostatnio w ocieplaniu się powierzchni Ziemi i dolnej warstwy atmosfery to niesamowita historia detektywistyczna. Nie ma w niej jednego winowajcy, jak twierdzili niektórzy naukowcy. W grę wchodzą liczne czynniki. Prawdziwym wyzwaniem nauki jest ilościowe oszacowanie znaczenia tych poszczególnych składowych.

Z erupcjami wulkanicznymi związane są emisje nie tylko dwutlenku węgla ale także – a w krótkim okresie, przede wszystkim – dwutlenku siarki (SO₂). Silne wybuchy są w stanie wprowadzić dwutlenek siarki do stratosfery. Cząsteczki SO₂ pozostają tam przez kilka lat, a łącząc się z parą wodną i reagując z tlenem, tworzą kropelki kwasu siarkowego, znane także pod kryptonimem „aerozolu wulkanicznego”. Kropelki odbijają promieniowanie słoneczne, zmniejszając jego dopływ do powierzchni Ziemi, mają więc ochładzający wpływ na klimat. Obserwowany w ostatniej dekadzie wzrost koncentracji aerozolu wulkanicznego w stratosferze częściowo zrównoważył efekt rosnącej koncentracji dwutlenku węgla.

Żeby określić, na ile aktywność wulkanów przyczyniła się do spowolnienia ocieplenia, naukowcy wykonali symulacje klimatu z ostatnich lat w dwóch wersjach. W jednej wykluczyli aerozol wulkaniczny, w drugiej go uwzględnili – w rzeczywiście zaobserwowanych ilościach i miejscach (wykorzystali tu dane satelitarne). Pozwoliło to na oddzielenie wpływu wulkanizmu od wpływu innych czynników powodujących naturalne wahania średniej temperatury powierzchni Ziemi. Jak tłumaczy Susan Salomon z MIT:

W naszej pracy ekscytujące jest to, że mogliśmy wykryć wpływ aerozolu wulkanicznego, korzystając z nowych metod. Dzięki satelitom zaobserwowaliśmy, jak cząstki pochodzenia wulkanicznego odbijają znaczące ilości energii słonecznej z powrotem w kosmos. Straty energii oznaczają oczywiście ochłodzenie. Pokazują to także pomiary temperatur w troposferze.

Oszacowano, że aktywność wulkanów w latach 1998-2012 zmniejszyła trend wzrostu temperatur o kilka lub kilkanaście procent. Dokładniejsze oceny będą możliwe w miarę jak obserwacje erupcji i ich następstw będą coraz dokładniejsze.

Naukowcy nie potrafią jeszcze przewidywać wybuchów wulkanów i ich zakresu, nie mogą więc uwzględnić ich precyzyjnie w prognozach klimatu. W używanych do projekcji klimatu scenariuszach ujmuje się jednak różne możliwe opcje aktywności wulkanicznej. Praca zespołu Santera pomoże lepiej szacować znaczenie ewentualnych małych i dużych wybuchów dla zmieniającego się klimatu Ziemi.

Aleksandra Kardaś na podstawie komunikatów MIT i LNLL, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski