Volkanik patlamaların atmosferle etkileşimini izlemek, değişen bir iklimde giderek daha önemli hale geliyor
Geçen yıl Noel civarında, Cumbre Vieja yanardağı İspanyol adasına lav püskürtmeyi bıraktı. La Palma, 85 günden fazla süren patlamanın ve 1 milyar Euro’luk zararın ardından yerel halka biraz rahatlama getirdi. Ancak 2021’de devasa patlamasıyla manşetlere çıkan tek yanardağ Cumbre Vieja değildi. Kamçatka’dan Reunion ve Guatemala’ya ve İzlanda’dan Sicilya’ya kadar dünyanın dört bir yanında, yaşamları ve ekonomileri etkileyen aşırı olaylar listesine ek olarak, birkaç yanardağ büyük patlamalara neden oldu.
Orman yangınları, tayfunlar veya sel gibi aşırı olaylar meydana geldiğinde, giderek artan bir şekilde, iklim değişikliğinin doğal tehlikeleri daha sık ve/veya yoğun hale getirmedeki rolü hakkında tartışmalara neden oluyorlar. Ama volkanik patlamalar için de durum böyle mi? Volkan davranışını iklim değişikliğine bağlayabilir miyiz? Ve eğer öyleyse, neden önemli?
İklim bağlantısı
Volkanlar, püskürmeler sırasında atmosfere enjekte ettikleri şeyler aracılığıyla iklimle etkileşime girer. Patlamalar büyük miktarlarda gaz, parçacıklar (aerosoller olarak bilinir), kül ve metaller üretir ve iklimi yerel, bölgesel ve hatta küresel ölçekte geçici olarak değiştirir.
Chalmers Teknoloji Enstitüsü Uzay, Dünya ve Çevre Bölümü’nde araştırmacı olan Dr. Santiago Arellano, “Geçmişteki büyük volkanik patlamalar küresel iklimi doğrudan ve diğer süreçleri güçlendirerek değiştirmiştir” diyor. Dr. Arellano, bir patlamanın iklim üzerindeki etkisinin konumu, yüksekliği, miktarı ve püskürtülen malzemenin bileşimine bağlı olduğunu açıklıyor. Örneğin, tropik püskürmeler, tropik bölgelerden gelen hava daha geniş bir alana yayıldığından ve dünya çapında volkanik emisyonlar taşıyabileceğinden, üst enlemlerdekilerden daha büyük bir etkiye sahip olacaktır. Ayrıca, daha güçlü püskürmeler, parçacıkları daha uzun süre kalacakları stratosfere gönderdiklerinden daha kalıcı etkilere sahiptir. Örneğin Filipinler’de, Pinatubo Dağı’nın 1991’deki patlaması, atmosfere 20 km’den daha yüksek büyük miktarlarda parçacık ve gaz gönderdi, bu da daha sonra gezegeni yaklaşık üç hafta boyunca çevreledi.
© Getty Images
Sıcak lav ve gaz patlamaları atmosferi ısıtacak gibi görünse de bilim tam tersini söylüyor. Erüpsiyonlar küresel ısınma CO2’yi tükürürken – Dünya’nın birlikte patlayan tüm volkanları insan faaliyetlerinden 100 kat daha az karbon üretecek olsa da – iklim üzerinde ağırlıklı olarak soğutma etkisine sahiptirler. Dr. Arellano, “Büyük volkanik patlamaların iklimimiz üzerindeki etkisi […], çoğunlukla ince kül ve sülfatlardan oluşan ve güneş ışınımının saçılmasında çok etkili olan parçacıkların emisyonundan kaynaklanmaktadır” diyor. Münih LMU İklim Modelleme Profesörü Dr. Anya Schmidt, “Bu sülfat aerosol parçacıkları çok küçük ve parlaktır ve gelen güneş ışığının bir kısmını uzaya geri yansıtır, bu da Dünya yüzeyinde geçici bir soğutma etkisine neden olur” diyor. Dr. Schmidt, “Dünya genelinde ortalama olarak, Pinatubo Dağı püskürmesi gibi daha büyük püskürmeler için yüzey soğutma etkisi yaklaşık 0,5°C’ye kadardır ve birkaç yıl sürer” diyor.
Daha yeni olayların etkileri görülmeye devam ediyor. Dr. Arellano, “Tonga’daki 2022 patlamasının […] iklim üzerinde gözle görülür bir etkisi olup olmayacağını görmemiz gerekiyor” diyor.
Patlamalar ve iklim değişikliği
Son zamanlarda araştırmacılar, iklim değişikliğinin patlamaları nasıl etkileyebileceğini araştırıyor. hava.
Bazı araştırmalar, atmosferin dolaşımındaki değişen modellerin volkanik dumanların soğutma etkisini değiştirebileceğine işaret ediyor. Cambridge Üniversitesi ve Met Office’ten yapılan araştırmalar, daha sıcak bir iklimin büyük ve küçük patlamalar üzerindeki etkilerinin farklı olacağını gösteriyor. “Genellikle yüzyılda veya önce iki kez meydana gelen Pinatubo patlaması gibi büyük patlamalar için, iklim değişikliği volkanik bulutların daha da yükselmesine ve aerosollerin dünyaya daha hızlı yayılmasına neden olacak ve günümüz iklimine kıyasla soğutmayı yaklaşık yüzde 15 artıracaktır. ”diyor Dr. Schmidt.
“Ancak, Eritre’deki 2011 Nabro patlaması gibi tipik olarak her yıl gerçekleşen daha küçük boyutlu püskürmeler için, üst düzey bir ısınma senaryosu altında yüzey soğutma etkisi yaklaşık yüzde 75 oranında azalacaktır” (nbunder çoklu ısınma derecesi). Schmidt, alt atmosfer ile stratosfer arasındaki tabaka olan tropopozun artacağı tahmin edildiğinden, bu, volkanik bulutların ikincisine ulaşmasının daha fazla zaman alacağı anlamına geliyor, diye açıklıyor. Sonuç olarak, püskürmelerden kaynaklanan aerosoller havada düşük kalacak ve yağışla hızla yıkanacakları için sınırlı etkiye sahip olacaktır.
Bilim adamları ayrıca iklim değişikliğinin volkanik patlamaların ne sıklıkla meydana geldiğini nasıl etkileyebileceğini araştırıyorlar. Dr. Arellano, “Burada ilginç bir bağlantı var” diyor, “çünkü küresel ısınma, çoğu aktif volkanların kenarlarını kaplayan buzulların erimesine neden oluyor.” Dr. Arellano’ya göre, büyük bir erime, Dünya yüzeyindeki basıncı azaltarak, kabuğundaki süreçleri değiştirerek, örneğin sıcak magmanın akiferlerle temas etmesine neden olacak. Dr. Arellano, “Tüm sistem birbirine bağlı olduğundan, bu da volkanik aktiviteyi tetikleyebilir” diyor. Ancak, Dr. Schmidt’e göre, 1850 ile şimdi arasında daha fazla araştırmaya ihtiyaç var, buzulların erimesiyle birlikte patlamaların daha sık hale geldiğine dair hiçbir kanıt yok.
Oxford Üniversitesi’nde Yer Bilimleri profesörü Dr. Tamsin Mather, yüksek rakımlı volkanların da eriyen buzulları varsa iklim değişikliğinden etkilenebileceğini söylüyor. “Buzullar volkanik yapıları koruyorsa, yok olmaları istikrarsızlığa ve volkanik toprak kaymaları gibi olaylara yol açabilir.”
Volkanik emisyonların izlenmesi
İklim değişikliğinin volkanlar üzerindeki etkilerinin ölçülmesi zor olsa da, patlamalardan kaynaklanan emisyonların izlenmesi hava kalitesi, halk sağlığı ve bu tür endüstriler için kritik öneme sahiptir. havacılık olarak. Copernicus Atmosfer İzleme Hizmeti (CAMS), patlamalardan kaynaklanan kükürt dioksitin taşınmasını ve davranışını düzenli olarak izler. Cumbre Vieja yanardağı örneğinde, CAMS, Kuzey Afrika, Avrupa ve Atlantik boyunca, sülfat aerosollerinin kötü hava kalitesi koşullarına katkıda bulunduğu Karayip bölgesine kadar seyahat eden SO2 bulutlarını izledi. CAMS ayrıca Sicilya’daki Etna Dağı, St. Vincent’taki La Soufrière, Kongo Demokratik Cumhuriyeti’ndeki Nyiragongo ve Kuril Adaları’ndaki Raikoke patlamalarından kaynaklanan emisyonları da izlemiştir.
© Copernicus
CAMS ile birlikte çalışan Dr. Arellano, “Volkanlardan yayılan lav, gaz, kül veya aerosol emisyonunu izlemenin birçok yolu vardır, ancak doğruluk, emisyonun özelliğine ve türüne bağlıdır” diyor. volkanik emisyon tahminleri. Yerde, havada ve uzayda uzaktan algılama, gaz halindeki SO2’yi ölçebilir, uydular volkanik külü haritalayabilirken, lavları izlemek için yer haritalama ve termal radyasyon kullanılır. Dr. Arellano, “Volkanik emisyonları izlemek için kullanılan bu tekniklerin çoğu bu amaç için tasarlanmamıştı” diyor. “Ozon tabakasının küresel olarak izlenmesi gibi diğer amaçları olan misyonların yan ürünleridir.” Veri yaygın olarak kullanılmaktadır. “Volkanologlar, yanardağın fiziksel durumunu belirlemek ve aktivitesini tahmin etmek için gazların, lavların veya küllerin emisyon oranını ve büyüklüğünü izlemek istiyor. Meteorolog, sirkülasyon modellerini ve volkanların atmosferle etkileşimini anlamak için volkanik tüyleri takip etmekle ilgilenebilir” diyor Dr. Arellano. “İklim bilimcisi, iklim zorlamasını ölçmek için belirli türlerin nerede, ne kadar yüksek ve ne kadar yayıldığını bilmek istiyor. Hava taşımacılığı yetkilileri, pilotları uyarmak ve kazaları önlemek için volkanik kül bulutlarının yerini gözlemlemekle ilgileniyor.”
CAMS, patlamaları bizzat izlemese de, neredeyse gerçek zamanlı uydu gözlemleri aracılığıyla atmosferdeki SO2 yükü hakkında bilgi verir ve bu verileri küresel tahminleriyle birleştirerek havanın bileşimini ve kalitesini tahmin eder. beş günlük bir süre.
Dr. Schmidt’e göre, volkanların ve iklimin birbirini nasıl etkilediğini anlamak zor olmaya devam ediyor. “Bazı geri bildirim döngüleri şimdi daha belirgin hale gelirken, iklim sistemi karmaşık ve tüm potansiyel geri bildirim döngülerini kavramak, volkanik patlamaları dikkate alan doğru iklim projeksiyonları yapma arayışımızda kritik önem taşıyor.”
Geçen yıl Noel civarında, Cumbre Vieja yanardağı İspanyol adasına lav püskürtmeyi bıraktı. La Palma, 85 günden fazla süren patlamanın ve 1 milyar Euro’luk zararın ardından yerel halka biraz rahatlama getirdi. Ancak 2021’de devasa patlamasıyla manşetlere çıkan tek yanardağ Cumbre Vieja değildi. Kamçatka’dan Reunion ve Guatemala’ya ve İzlanda’dan Sicilya’ya kadar dünyanın dört bir yanında, yaşamları ve ekonomileri etkileyen aşırı olaylar listesine ek olarak, birkaç yanardağ büyük patlamalara neden oldu.
Orman yangınları, tayfunlar veya sel gibi aşırı olaylar meydana geldiğinde, giderek artan bir şekilde, iklim değişikliğinin doğal tehlikeleri daha sık ve/veya yoğun hale getirmedeki rolü hakkında tartışmalara neden oluyorlar. Ama volkanik patlamalar için de durum böyle mi? Volkan davranışını iklim değişikliğine bağlayabilir miyiz? Ve eğer öyleyse, neden önemli?
İklim bağlantısı
Volkanlar, püskürmeler sırasında atmosfere enjekte ettikleri şeyler aracılığıyla iklimle etkileşime girer. Patlamalar büyük miktarlarda gaz, parçacıklar (aerosoller olarak bilinir), kül ve metaller üretir ve iklimi yerel, bölgesel ve hatta küresel ölçekte geçici olarak değiştirir.
Chalmers Teknoloji Enstitüsü Uzay, Dünya ve Çevre Bölümü’nde araştırmacı olan Dr. Santiago Arellano, “Geçmişteki büyük volkanik patlamalar küresel iklimi doğrudan ve diğer süreçleri güçlendirerek değiştirmiştir” diyor. Dr. Arellano, bir patlamanın iklim üzerindeki etkisinin konumu, yüksekliği, miktarı ve püskürtülen malzemenin bileşimine bağlı olduğunu açıklıyor. Örneğin, tropik püskürmeler, tropik bölgelerden gelen hava daha geniş bir alana yayıldığından ve dünya çapında volkanik emisyonlar taşıyabileceğinden, üst enlemlerdekilerden daha büyük bir etkiye sahip olacaktır. Ayrıca, daha güçlü püskürmeler, parçacıkları daha uzun süre kalacakları stratosfere gönderdiklerinden daha kalıcı etkilere sahiptir. Örneğin Filipinler’de, Pinatubo Dağı’nın 1991’deki patlaması, atmosfere 20 km’den daha yüksek büyük miktarlarda parçacık ve gaz gönderdi, bu da daha sonra gezegeni yaklaşık üç hafta boyunca çevreledi.
© Getty Images
Sıcak lav ve gaz patlamaları atmosferi ısıtacak gibi görünse de bilim tam tersini söylüyor. Erüpsiyonlar küresel ısınma CO2’yi tükürürken – Dünya’nın birlikte patlayan tüm volkanları insan faaliyetlerinden 100 kat daha az karbon üretecek olsa da – iklim üzerinde ağırlıklı olarak soğutma etkisine sahiptirler. Dr. Arellano, “Büyük volkanik patlamaların iklimimiz üzerindeki etkisi […], çoğunlukla ince kül ve sülfatlardan oluşan ve güneş ışınımının saçılmasında çok etkili olan parçacıkların emisyonundan kaynaklanmaktadır” diyor. Münih LMU İklim Modelleme Profesörü Dr. Anya Schmidt, “Bu sülfat aerosol parçacıkları çok küçük ve parlaktır ve gelen güneş ışığının bir kısmını uzaya geri yansıtır, bu da Dünya yüzeyinde geçici bir soğutma etkisine neden olur” diyor. Dr. Schmidt, “Dünya genelinde ortalama olarak, Pinatubo Dağı püskürmesi gibi daha büyük püskürmeler için yüzey soğutma etkisi yaklaşık 0,5°C’ye kadardır ve birkaç yıl sürer” diyor.
Daha yeni olayların etkileri görülmeye devam ediyor. Dr. Arellano, “Tonga’daki 2022 patlamasının […] iklim üzerinde gözle görülür bir etkisi olup olmayacağını görmemiz gerekiyor” diyor.
Patlamalar ve iklim değişikliği
Son zamanlarda araştırmacılar, iklim değişikliğinin patlamaları nasıl etkileyebileceğini araştırıyor. hava.
Bazı araştırmalar, atmosferin dolaşımındaki değişen modellerin volkanik dumanların soğutma etkisini değiştirebileceğine işaret ediyor. Cambridge Üniversitesi ve Met Office’ten yapılan araştırmalar, daha sıcak bir iklimin büyük ve küçük patlamalar üzerindeki etkilerinin farklı olacağını gösteriyor. “Genellikle yüzyılda veya önce iki kez meydana gelen Pinatubo patlaması gibi büyük patlamalar için, iklim değişikliği volkanik bulutların daha da yükselmesine ve aerosollerin dünyaya daha hızlı yayılmasına neden olacak ve günümüz iklimine kıyasla soğutmayı yaklaşık yüzde 15 artıracaktır. ”diyor Dr. Schmidt.
“Ancak, Eritre’deki 2011 Nabro patlaması gibi tipik olarak her yıl gerçekleşen daha küçük boyutlu püskürmeler için, üst düzey bir ısınma senaryosu altında yüzey soğutma etkisi yaklaşık yüzde 75 oranında azalacaktır” (nbunder çoklu ısınma derecesi). Schmidt, alt atmosfer ile stratosfer arasındaki tabaka olan tropopozun artacağı tahmin edildiğinden, bu, volkanik bulutların ikincisine ulaşmasının daha fazla zaman alacağı anlamına geliyor, diye açıklıyor. Sonuç olarak, püskürmelerden kaynaklanan aerosoller havada düşük kalacak ve yağışla hızla yıkanacakları için sınırlı etkiye sahip olacaktır.
Bilim adamları ayrıca iklim değişikliğinin volkanik patlamaların ne sıklıkla meydana geldiğini nasıl etkileyebileceğini araştırıyorlar. Dr. Arellano, “Burada ilginç bir bağlantı var” diyor, “çünkü küresel ısınma, çoğu aktif volkanların kenarlarını kaplayan buzulların erimesine neden oluyor.” Dr. Arellano’ya göre, büyük bir erime, Dünya yüzeyindeki basıncı azaltarak, kabuğundaki süreçleri değiştirerek, örneğin sıcak magmanın akiferlerle temas etmesine neden olacak. Dr. Arellano, “Tüm sistem birbirine bağlı olduğundan, bu da volkanik aktiviteyi tetikleyebilir” diyor. Ancak, Dr. Schmidt’e göre, 1850 ile şimdi arasında daha fazla araştırmaya ihtiyaç var, buzulların erimesiyle birlikte patlamaların daha sık hale geldiğine dair hiçbir kanıt yok.
Oxford Üniversitesi’nde Yer Bilimleri profesörü Dr. Tamsin Mather, yüksek rakımlı volkanların da eriyen buzulları varsa iklim değişikliğinden etkilenebileceğini söylüyor. “Buzullar volkanik yapıları koruyorsa, yok olmaları istikrarsızlığa ve volkanik toprak kaymaları gibi olaylara yol açabilir.”
Volkanik emisyonların izlenmesi
İklim değişikliğinin volkanlar üzerindeki etkilerinin ölçülmesi zor olsa da, patlamalardan kaynaklanan emisyonların izlenmesi hava kalitesi, halk sağlığı ve bu tür endüstriler için kritik öneme sahiptir. havacılık olarak. Copernicus Atmosfer İzleme Hizmeti (CAMS), patlamalardan kaynaklanan kükürt dioksitin taşınmasını ve davranışını düzenli olarak izler. Cumbre Vieja yanardağı örneğinde, CAMS, Kuzey Afrika, Avrupa ve Atlantik boyunca, sülfat aerosollerinin kötü hava kalitesi koşullarına katkıda bulunduğu Karayip bölgesine kadar seyahat eden SO2 bulutlarını izledi. CAMS ayrıca Sicilya’daki Etna Dağı, St. Vincent’taki La Soufrière, Kongo Demokratik Cumhuriyeti’ndeki Nyiragongo ve Kuril Adaları’ndaki Raikoke patlamalarından kaynaklanan emisyonları da izlemiştir.
© Copernicus
CAMS ile birlikte çalışan Dr. Arellano, “Volkanlardan yayılan lav, gaz, kül veya aerosol emisyonunu izlemenin birçok yolu vardır, ancak doğruluk, emisyonun özelliğine ve türüne bağlıdır” diyor. volkanik emisyon tahminleri. Yerde, havada ve uzayda uzaktan algılama, gaz halindeki SO2’yi ölçebilir, uydular volkanik külü haritalayabilirken, lavları izlemek için yer haritalama ve termal radyasyon kullanılır. Dr. Arellano, “Volkanik emisyonları izlemek için kullanılan bu tekniklerin çoğu bu amaç için tasarlanmamıştı” diyor. “Ozon tabakasının küresel olarak izlenmesi gibi diğer amaçları olan misyonların yan ürünleridir.” Veri yaygın olarak kullanılmaktadır. “Volkanologlar, yanardağın fiziksel durumunu belirlemek ve aktivitesini tahmin etmek için gazların, lavların veya küllerin emisyon oranını ve büyüklüğünü izlemek istiyor. Meteorolog, sirkülasyon modellerini ve volkanların atmosferle etkileşimini anlamak için volkanik tüyleri takip etmekle ilgilenebilir” diyor Dr. Arellano. “İklim bilimcisi, iklim zorlamasını ölçmek için belirli türlerin nerede, ne kadar yüksek ve ne kadar yayıldığını bilmek istiyor. Hava taşımacılığı yetkilileri, pilotları uyarmak ve kazaları önlemek için volkanik kül bulutlarının yerini gözlemlemekle ilgileniyor.”
CAMS, patlamaları bizzat izlemese de, neredeyse gerçek zamanlı uydu gözlemleri aracılığıyla atmosferdeki SO2 yükü hakkında bilgi verir ve bu verileri küresel tahminleriyle birleştirerek havanın bileşimini ve kalitesini tahmin eder. beş günlük bir süre.
Dr. Schmidt’e göre, volkanların ve iklimin birbirini nasıl etkilediğini anlamak zor olmaya devam ediyor. “Bazı geri bildirim döngüleri şimdi daha belirgin hale gelirken, iklim sistemi karmaşık ve tüm potansiyel geri bildirim döngülerini kavramak, volkanik patlamaları dikkate alan doğru iklim projeksiyonları yapma arayışımızda kritik önem taşıyor.”