Gyengül a vulkánok hűtőhatása

A vulkanizmus egyike azoknak a tényezőknek, amelyek rövid és középtávon is képesek lassítani bolygónk hőmérsékletének emelkedését. Az elmúlt évszázadban például jóval erőteljesebb lett volna a globális felmelegedés mértéke, ha néhány hatalmas vulkánkitörés nem ellensúlyozta volna azt.
A vulkánkitörések fontos szerepet játszanak a Föld éghajlati rendszerében. Egy-egy hatalmas kitörés kapcsán óriási mennyiségű vulkáni por és hamu kerül a légkörbe. Az apró anyagrészecskék az atmoszféra magasabb rétegeibe kerülve szétterülnek, és képesek visszaverni a bolygónkra érkező napsugárzás jelentős részét. Ezzel egyrészt csökkentik a légkör átlátszóságát, másrészt a földfelszínre érkező napsugárzás mennyiségét. Így a vulkánkitöréseket közvetve azon természeti tényezők közé lehet sorolni, amelyek lassítják a globális hőmérséklet emelkedését.
Érdekes kapcsolat mutatható ki a vulkánkitörések és az óceánok között is. A tengervíz fajhője kétszer-háromszor nagyobb, mint a szárazföldet felépítő anyagoké. (Így adott tömegű tengervíz hőmérsékletét kétszer-háromszor annyi hőenergia növeli 1 Celsius-fokkal, mint azonos tömegű szárazföldi anyagét.) Ezáltal a világóceán a Föld éghajlatának egyik legfontosabb kiegyensúlyozó tényezője, mert lassítja a légkör és a felszín hőmérsékletében jelentkező emelkedő, illetve csökkenő tendenciákat. Ugyanakkor a globális felmelegedés a világóceánra is hatást gyakorol. Egyrészt növeli a tengervíz hőmérsékletét, másrészt a hőtágulás és a jégtakaró elolvadása következtében növekszik az óceánok vízszintje. A vulkánkitörések hőmérsékletcsökkentő hatása a légkörben csak rövid távon érezhető, ugyanakkor a világóceánban olyan folyamatokat indít el, amelyek akár egy évszázadon keresztül is képesek lassítani a felmelegedést. A vulkánok és az óceán kölcsönhatásával, valamint éghajlatra gyakorolt hatásukkal számos kutatás foglalkozott az utóbbi időben. Ezek egymástól függetlenül, közvetlen mérésekkel és számítógépes klímamodellekkel végzett szimulációval is alátámasztották a földi hőmérsékletváltozásra gyakorolt csillapító hatásukat.

Krakatau: százévnyi haladék
Az indonéziai Szunda-szorosban található Krakatau vulkán (képünkön) 1883-as óriási kitörése tizennyolc köbkilométer hamut repített a légkörbe, és pusztító cunamit indított útjára. Az esemény rövid távon csökkentette a felszínre érkező napsugárzás mennyiségét. A csökkenő besugárzás miatt a tengervíz felső rétegei kevésbé melegedtek fel, és ez a folyamat a mélyebb régiókban is éreztette hatását. Az óceán hűvösebb lett, így a korábbi szintnél jóval nagyobb hőmennyiség befogadására vált alkalmassá. Ez a világtenger hőháztartására gyakorolt jótékony hatás jóval tovább megmaradt, mint azt korábban gondolták. Elegendő volt ahhoz, hogy ellensúlyozza az óceán emberi tevékenység által kiváltott felmelegedésének és szintemelkedésének jelentős részét.
A vulkánok és óceánok kölcsönhatásáról és az éghajlatra gyakorolt hatásukról alkotott elképzeléseket most számítógépes modellekkel is sikerült alátámasztani. Az eredmény a kutatókat is meglepte. A kísérletben tizenkét többkomponensű számítógépes modellt elemeztek, amelyekben olyan változó tényezők szerepeltek, mint a napsugárzás, az üvegházhatású gázok, a vulkáni tevékenységgel a légkörbe kerülő kén, por és hamu. Mindezek függvényében vizsgálták a légkör, illetve az óceán lehetséges hőmérsékletváltozásait. Hat modell esetében figyelembe vették a vulkánkitörés következményeit, hat esetében nem. A vizsgálat az 1880 és 2000 közötti időszakra korlátozódott.
A szimuláció eredményei azt mutatják, hogy az óceán felső 3000 méteres rétege közel kétszer annyi hőt volt képes befogadni azon modellek szerint, amelyek a vulkáni hatást figyelembe vették, mint azok szerint, amelyek nem. Habár a vízfelszín felmelegedése a 20. század második felében, a vulkáni hatást figyelembe vevő modellekben is jelentős, mégis az óceán mélyebb rétegeiben jól nyomon követhető egy hideg anomália, amely sokáig éreztette hatását. Ennek köszönhető, hogy a világtenger még az 1955 és 1998 közötti időszakban is jelentősen lassította a hőmérséklet emelkedését, amikor már a globális felmelegedés igen erőteljesen éreztette a hatását. Így megállapítható, hogy a Krakatau és az azt követő vulkánkitörések közel egy évszázadon keresztül késleltették a világtenger szintemelkedését és felmelegedését.

Pinatubo: gyengülő hűtőhatás
A közelmúltban zárult le egy másik, közel 15 éves kutatás is, amely a Fülöp-szigeteken található Pinatubo vulkán 1991-es óriás kitörésének a következményeit vizsgálta. A 20. század legnagyobb vulkánkitörése következtében közel 20 millió tonna kén-dioxid jutott a magaslégkörbe. A kilövellt por és hamu mennyisége a becslések szerint meghaladta a 30 millió tonnát. Ennek legnagyobb része mintegy 20 kilométer magasra jutott fel, de egyes helyeken elérte a 30 km-es magasságot is. (Összehasonlításként, a fátyolfelhők 11–12 kilométer magasan keletkeznek, de a legmagasabb és legerőteljesebb viharfelhők sem emelkednek 15 kilométernél feljebb.) Az apró vulkáni szemcsék 2 évig a felső légkörben maradtak, és kimutathatóan csökkentették a bolygónkra érkező napsugárzás mennyiségét. Ennek következtében a tengerek hűvösebbek maradtak, és térfogatuk is csökkent. Szintjük 6 millimétert süllyedt egyetlen év alatt, amely a vizsgált időszakra kivetítve átlagosan több mint 0,5 milliméter/éves csökkenést jelent. A tudósok kiszámolták, hogy a hűtőhatást utoljára a kitörést követő 18. hónapban lehetett még érzékelni, aztán az óceán elkezdett megint melegedni.
Ez persze csak relatív csökkenést jelentett, hiszen 1950 óta a tengerek szintje átlagosan évente közel 1,8 milliméterrel emelkedik, és különösen a század utolsó évtizedében az átlagos növekedés elérte a 3,2 milliméter/éves szintet. Ennek közel a felét a szárazföldi jégtakaró és a gleccserek olvadásából felszabaduló vízmennyiség okozza. A másik fele az óceán hőtágulására vezethető vissza.
A Pinatubo esetében a csökkentés tehát annyit jelentett, hogy a kitörés nélkül a világtengerek szintje évi 0,5 milliméterrel gyorsabban emelkedett volna. Ugyanakkor ez az enyhülés nem tartott sokáig. A számítógépes szimuláció szerint az óceán hőtároló képessége a vulkánkitörést követően nagyon hamar visszaállt a korábbi szintre. A kutatók szerint – a Krakatau hatásához viszonyítva – a különbség abból fakad, hogy a globális felmelegedés következtében az óceánok felső rétegei már oly mértékben felmelegedtek, hogy ebben a közegben már a Pinatubo kitörése sem tudott hosszan tartó, jelentősebb lehűlést generálni.