Vulkanické erupce a jejich dopad na klima a počasí
Erupce sopek mohou mít dalekosáhlé vlivy na životní prostředí, které mohou narušit leteckou dopravu v oblastech kolem sopek. To byl případ například erupce sopky Eyjafjallajökull na Islandu v roce 2010, po níž byla letecká doprava v širokém okolí severní Evropy pozastavena na několik dní. V důsledku erupce vznikl mrak sopečného popela, který ohrozil motory letadel a způsobil zhoršení viditelnosti, což ztížilo navigaci a definovalo leteckou dopravu jako nebezpečnou.
Nicméně mrak popela, který vzniká ihned po erupci, není jediným produktem tohoto přírodního jevu. Vulkanické erupce vypouštějí do atmosféry velké množství částic, které mohou dramaticky ovlivnit klima. Jedním z jevů spojených s vulkanickými erupcemi je dlouhodobý pokles teploty na povrchu Země. Nový výzkum vedený českou doktorandkou Danou Reiterovou z Laboratoře Lorenza Polvaniho na Kolumbijské univerzitě ukazuje, že atmosféra reaguje na vulkanické erupce složitým způsobem a že ovlivňují nejen teplotu, ale také množství srážek na celé planetě.
Mechanismus ochlazení Země
Při velké vulkanické erupci se do atmosféry uvolňuje množství aerosolů. Aerosoly jsou malé částice, kapalné nebo pevné, které se šíří vzduchem a ovlivňují klima Země. Aerosoly spojené s vulkanickými erupcemi obvykle obsahují plyny a prachové částice, převážně oxid siřičitý, který se dostává až do stratosféry, která se nachází 15 až 50 kilometrů nad zemským povrchem.
V této výšce oxid siřičitý reaguje s vodními parami a vytváří drobné kapky kyseliny sírové, jež fungují jako malé zrcadla, která odrážejí část slunečního záření zpět do vesmíru. Tím se do troposféry – vrstvy atmosféry, ve které žijeme – dostává méně energie, což způsobuje dočasný pokles teploty na celém světě. Kromě toho vědci odhadují, že tyto erupce vytvářejí řetězové reakce, které mění vzory srážek ve světě a proudění vzduchu v atmosféře, což je obtížné přesně předvídat.
Studie o dopadech vulkanických erupcí
Ve snaze lépe porozumět tomu, jak vulkanické erupce ovlivňují srážky a proudění vzduchu v dlouhém časovém horizontu, použili vědci pokročilý počítačový klimatický model vyvinutý NASA. Tento model simuluje celou Zemi jako systém – kontinenty, oceány, ledovce a atmosféru – a je založen na vzorcích proudění a výměny energie a záření, které byly změřeny na povrchu Země.
V mnoha studiích je obvyklé zkoumat vliv jedné konkrétní erupce, avšak v téhle studii provedli vědci řadu simulací, které zkoumaly erupce různých intenzit na základě charakteristik erupcí, které se v průběhu tisíciletí odehrály na Zemi.
V modelu bylo možné zkoumat vliv vulkanických erupcí prostřednictvím vkládání aerosolů typu síry do stratosféry. Rozsah erupce byl vyjádřen proměnlivými množstvími síry, která byla do modelu vkládána v měřítku teragramů (trilionů gramů). V každé simulaci byla do stratosféry „vložena“ různé množství síry, a byla zkoumána reakce klimatického systému na změny v koncentraci kyseliny sírové. U menších erupcí byla například množství síry, která byla vypuštěna do vzduchu, relativně malá – asi pět teragramů; zatímco ohromná erupce byla simulována pomocí vložení 160 teragramů síry do vzduchu v počítačovém modelu.
Ovlivnění teploty a srážek
Ve všech simulacích byly zkoumány dopady erupcí na teplotu povrchu Země a množství srážek po celém světě. Bylo zjištěno, že vulkanické erupce vedly k poklesu teploty na povrchu Země, ale navíc model předpověděl dopad s větším významem: čím silnější byla vulkanická erupce, tím výraznější pokles srážek se očekával. Odhady naznačují, že množství srážek by se mělo obnovit asi za pět let, avšak největší pokles je očekáván v prvním roce po erupci.
Důvodem je řetězová reakce: aerosoly způsobují ochlazení povrchu, čímž snižují rychlost odpařování a množství vodních par ve vzduchu. Současně mírné zvýšení teploty, které se odehrává právě v horních vrstvách atmosféry (ve stratosféře a nad ní), zpomaluje vznik mraků a narušuje vytváření kapek deště.
I když pokles teplot byl očekáván, výzkum přidává významný prvek k pochopení jevu a poskytuje nové informace o jeho trvání a intenzitě. Data ukazují, že ochlazení může přetrvávat alespoň pět let ve všech scénářích, avšak intenzita erupce přestává mít vliv v určitém okamžiku: i u nejintenzivnějších erupcí, při kterých se uvolňuje více než 40 teragramů síry, zůstává teplota stabilní.
Kromě toho výzkum ukazuje, že i když silné erupce způsobují změny v teplotě a srážkách, účinky nejsou rovnoměrné po celém světě. Některé tropické oblasti vykazují zvláštní citlivost na pokles srážek po erupci, zatímco v jiných oblastech, zejména v některých prostorách oceánů blízko pólů, jsou změny mnohem mírnější.
„Naše simulace ukazují, že u významných vulkanických erupcí představuje velké nebezpečí pokles množství srážek, což může vést k vážným suchům s dopady na celou lidstvo,“ vysvětlila Dana Reiterová. „Je pravděpodobné, že Země takovéto dopady již v minulosti zažila.”
Tento výzkum poprvé nabízí rozsáhlou předpověď o vlivu vulkanických erupcí na globální klima a zdůrazňuje důležitost porozumění složitým atmosférickým mechanizmům pro předpovídání budoucích katastrof a jejich prevenci. Další výzkumy tohoto typu by umožnily včasné varování a připravenost v případě potřeby.
