Ледяные керны, пробуренные в Антарктиде и Гренландии, выявили гигантские извержения вулканов во время последнего ледникового периода. Шестьдесят девять из них были больше, чем любое извержение в современной истории. По словам физиков Копенгагенского университета, проводивших исследование, эти извержения могут рассказать нам о чувствительности нашей планеты к изменению климата.
Для многих людей упоминание о мощном извержении вулкана вызывает в воображении сценарии конца света, которые включают оглушительные взрывы, темный пепел, поднимающийся в стратосферу, и лаву, погребающую все на своем пути, когда люди в панике бегут, спасая свою жизнь.
Хотя такое извержение теоретически может произойти завтра, нам приходится обходиться фильмами-катастрофами и книгами, когда речь идет о действительно мощных извержениях вулканов в современную эпоху.
«Мы не испытали ни одного из крупнейших извержений вулканов в истории. Эйяфьеллайёкюдль, парализовавший воздушное сообщение в Европе в 2010 году, меркнет по сравнению с извержениями, которые мы обнаружили в более ранние времена. Многие из них были больше, чем любое извержение за последние 2500 лет», — говорит Андерс Свенссон из Института Нильса Бора Копенгагенского университета.
Сравнивая ледяные керны, пробуренные в Антарктиде и Гренландии, он и его коллеги-исследователи смогли оценить количество и интенсивность извержений вулканов за последние 60 000 лет.
Оценки извержений вулканов более 2500 лет назад до сих пор были связаны с большой неопределенностью и отсутствием точности.
Восемьдесят пять извержений вулканов, идентифицированных исследователями, были крупными глобальными извержениями.
Шестьдесят девять из них, по оценкам, больше, чем извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году — крупнейшего извержения вулкана в истории человечества. В результате извержения Тамбора в стратосферу было выброшено столько серной кислоты, что она заблокировала солнечный свет и вызвала глобальное похолодание в последующие годы. Извержение также вызвало цунами, засуху, голод и по меньшей мере 80 000 погибших.
«Для реконструкции древних извержений вулканов ледяные керны имеют несколько преимуществ по сравнению с другими методами. Всякий раз, когда происходит действительно крупное извержение, в верхние слои атмосферы выбрасывается серная кислота, которая затем распространяется по всему миру, включая Гренландию и Антарктиду. Мы можем оценить размер извержения, глядя на количество выпавшей серной кислоты», — объясняет Андерс Свенссон.
В предыдущем исследовании ученым удалось синхронизировать ледяные керны из Антарктиды и Гренландии, то есть датировать соответствующие слои керна в одном и том же временном масштабе. Таким образом, они смогли сравнить остатки серы во льду и сделать вывод, когда серная кислота распространилась на оба полюса после глобальных извержений.
Извержения вулканов классифицируются по так называемому шкале вулканической активности (Volcanic Explosivity Index, VEI), которая изменяется от 1 до 8. Диапазон изменения: от нуля («невзрывное») — для извержений, с объёмом выбросов менее 10 тыс. м³, до восьми («мегаколоссальное») — для извержений, выбрасывающих в атмосферу более 1000 км³ пепла и высотой столба пепла более 25 км. Извержения с показателем VEI 6 баллов и более могут вызывать эффект вулканической зимы — заметного похолодания в планетарном масштабе. Например:
Этна, Италия (1669 г.): 3 по шкале VEI.
Эйяфьеллайокуль, Исландия (2010 г.): 4 балла по шкале VEI.
Везувий, Италия (79 год): 5 по шкале VEI.
Лаки, Исландия (1783 г.): 6 баллов по шкале VEI.
Кракатау, Индонезия (1883 г.): 6 баллов по шкале VEI.
Тамбор, Индонезия (1815 г.): 7 баллов по шкале VEI.
Таупо, Новая Зеландия (26 500 лет назад): 8 баллов по шкале VEI.
Тоба, Индонезия (74 000 лет назад): 8 баллов по шкале VEI.
Когда это произойдет снова?
«Новая хронология извержений вулканов за 60 000 лет предоставляет нам лучшую статистику, чем когда-либо прежде. Теперь мы можем видеть, что во время доисторического ледникового периода произошло гораздо больше таких крупных извержений, чем в наше время. Поскольку большие извержения случаются относительно редко, чтобы знать, когда они происходят, требуется длительный период времени. Это то, что мы сейчас имеем», — говорит Андерс Свенссон.
Можно задаться вопросом, когда произойдет следующее из этих массивных извержений. Но ученые не готовы делать какие-либо конкретные прогнозы:
«За весь изученный нами период произошло три извержения самой крупной из известных категорий, так называемые извержения VEI-8. Таким образом, мы можем ожидать большого извержения в какой-то момент в будущем, но мы просто не знаем, будет ли это через сто или через несколько тысяч лет. Извержения подобные Тамбору происходят один или два раза в тысячу лет».
Как вулканы влияют климат?
Когда извержения вулканов достаточно мощные, они могут влиять на глобальный климат, когда обычно наблюдается 5-10-летний период похолодания. Таким образом, большой интерес представляет картирование крупных извержений прошлого, поскольку они могут помочь нам заглянуть в будущее.
«Ледяные керны содержат информацию о температуре до и после извержений, что позволяет рассчитать влияние на климат. Поскольку крупные извержения многое говорят нам о том, насколько чувствительна наша планета к изменениям в климатической системе, они могут быть полезны для климатических прогнозов», — объясняет Андерс Свенссон.
Определение чувствительности климата Земли — ахиллесова пята современных климатических моделей. Свенссон заключает:
«Нынешние модели МГЭИК не имеют четкого представления о чувствительности климата, то есть о том, каков будет эффект удвоения содержания CO2 в атмосфере. Вулканизм может дать нам ответы на вопрос, насколько меняется температура при изменении радиационного баланса атмосферы Земли, будь то из-за CO2 или слоя частиц серы. Таким образом, когда мы оценим влияние крупных извержений вулканов на климат, мы сможем использовать результат для улучшения климатических моделей».
Всего за последние 60 000 лет исследователи выявили 1113 извержений вулканов в гренландских ледяных кернах и 740 извержений в антарктических ледяных кернах, где в кернах были отложения серной кислоты более 20 кг и 10 кг на квадратный километр соответственно.
Исследователи наблюдали следы 85 извержений на обоих полюсах Земли. Двадцать пять из них были больше, чем любое извержение за последние 2500 лет, а 69 были больше, чем извержение Тамбора 1815 года, крупнейшее извержение вулкана за последние 500 лет.
Исследование было опубликовано в журнале Climate of the Past.