Как вулканы влияют на климат?

Вулкан, названный в честь древнеримского бога огня, представляет собой геологическое образование на поверхности Земли (или другой планеты), где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы и пирокластические потоки).

Несколько известных извержений

Извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль произошло в 2010 году в Исландии. С 14 по 20 апреля пепел от извержения вулкана охватывал большие территории Северной Европы. Около 20 стран закрыли свое воздушное пространство для коммерческих перевозок, и это затронуло около 10 миллионов путешественников.

Считавшийся потухшим вулкан Пинатубо на Филиппинах неожиданно вспыхнул в 1991 году. Тогда примерно 20 млн тонн двуокиси серы и частиц пепла вырвались в атмосферу на высоту 20 км. Несмотря на своевременную эвакуацию, погибло по меньшей мере 875 человек. Газы и твердые частицы облетели земной шар за три недели.

Извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году вызвало самый громкий рокот, когда-либо услышанный в истории; звук был слышен на расстоянии более 4800 км от вулкана. Атмосферные ударные волны обошли Землю семь раз и в течение 5 дней всё ещё были заметны. При извержении погибло более 36 000 человек, было уничтожено 165 деревень и нанесён урон ещё 132-м (в основном посредством цунами, которые затем последовали). Извержения вулкана после 1927 года образовали новый вулканический остров под названием Анак-Кракатау.

Вулканы и глобальное потепление

По разным подсчетам, на Земле насчитывается от 1000 до 1500 активных вулканов. Различают действующие, то есть постоянно или периодически извергающиеся, уснувшие и потухшие вулканы, об извержении которых нет исторических данных. Почти 90% из действующих вулканов расположены в так называемом огненном поясе Земли — цепи сейсмически активных зон и вулканов, в том числе подводных, растянувшейся от берегов Мексики на юг через Филиппинский и Индонезийский архипелаги и до Новой Зеландии.

Бытует мнение, что вулканическая деятельность оказывает на глобальное потепление больше влияния, чем деятельность человека. На самом деле это не так. По данным геологической службы США (USGS), все вулканы в мире, наземные и подводные, ежегодно генерируют около 200 миллионов тонн углекислого газа. Усилиями всего человечества каждый год в атмосферу выбрасывается более 50 миллиардов тонн парниковых газов. Получается, что выбросы вулканов составляют лишь 0,4% от антропогенных, что делает их вклад в глобальное потепление весьма незначительным.

Каждый день вулкан Эйяфьядлайёкюдль извергал по 150 000 тонн СО2. То есть среднее количество выбросов за 60 дней составило 9 млн тонн. Это 0,016% от общих выбросов человека за год. Кроме того, так как из-за вулканического пепла было закрыто авиасообщение над Европой, то авиация каждые сутки выбрасывала на 206 465 тонн меньше, чем обычно. В итоге, суточный выброс CO2 снизился на более чем 55 тысяч тонн.

По мнению заместителя директора ИГРАН по науке Аркадия Тишкова, «то, что поднялось в воздух в Исландии, пока даже не достигло объёма в один кубический километр. Эти выбросы не так масштабны, как, например, те, что были отмечены в результате недавних извержений на Камчатке или в Мексике». Это абсолютно рядовое событие», которое может повлиять на погоду, но не вызовет климатических изменений.

Влияние вулканической активности на окружающую среду

Если посмотреть на историю Земли, то вулканы ранее вызывали глобальное потепление, когда в течение миллионов лет вулканическая активность на нашей планете была максимальной. Но сегодня вулканы оказывают крайне незначительное влияние на повышение глобальной температуры. Скорее, наоборот, вулканы больше оказывают охлаждающий эффект.

Частицы пепла и пыли, выбрасываемые в атмосферу во время извержения вулкана, вызывают временное охлаждение поверхности земли посредством отражения входящего солнечного света. Более крупные частицы не так сильно влияют на этот процесс, т.к. быстро оседают на землю. Мелкие частицы образуют темное облако в тропосфере, которое затеняет область поверхности, но большинство из них оседают на поверхности через несколько часов или дней после извержения.

Однако самые мелкие частицы попадают в стратосферу и способны преодолевать огромные расстояние, часто по всему миру. Они настолько легки, что могут месяцами оставаться в стратосфере, блокируя солнечный свет и вызывая охлаждение на больших территориях Земли.

Диоксид серы гораздо эффективнее золы охлаждает землю. Он перемещается в стратосферу и соединяется с водой, образовывая аэрозоли серной кислоты. Серная кислота создает дымку крошечных капель в стратосфере, которая отражает поступающую солнечную радиацию, вызывая охлаждение земной поверхности. Аэрозоли могут оставаться в стратосфере, перемещаться ветрами и вызывать значительное охлаждение во всем мире. Как правило, они остаются в воздухе в течение трех-четырех лет.

Крупные извержения изменяют радиационный баланс Земли, потому что вулканические аэрозольные облака поглощают земное излучение и рассеивают значительное количество поступающей солнечной радиации, эффект, известный как «радиационный прогрев», который может длиться от двух до трех лет после извержения вулкана.

По информации NASA, антропогенные выбросы могут усугубить последствия извержений вулканов для глобального климата. Например, хлорфторуглероды (ХФУ) в атмосфере запускают цепочку химических реакций c аэрозолями, которые разрушают молекулы озона в стратосфере средних широт, усиливая наблюдаемое истощение стратосферного озона. В 1991 году после извержения Пинатубо, когда количество ХФУ в стратосфере увеличилось, содержание озона в средних широтах сократилось на 5–8 процентов, что сказалось на густонаселенных регионах.

Однако вулканическая деятельность также может быть полезна для  человечества как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. 

Обогащение почвы

Извержение вулкана приводит к рассеиванию вулканического пепла, содержащего различные питательные вещества для почвы. Наиболее распространенные элементы в магме – кислород и кремний. Данный процесс также приводит к освобождению углекислого газа и сернистого газа, воды, хлороводорода и сероводорода; различных минералов (полевой шпат, пироксен, амфибол), которые в свою очередь богаты калием, железом и магнием.  В результате, территории, имеющие огромные залежи вулканической почвы довольно плодородные.

Образование новых территорий

Кроме рассеивания пепла на больших площадях суши, вулканы также выносят материал на поверхность, что может привести к образованию новых островов.

Например, цепочка гавайских островов была создана в районе продолжительного вулканизма глубокого мантийного происхождения (Гавайская горячая точка).  Вулканическая деятельность на Карибах привела к созданию Антильского архипелага. В Средиземноморском регионе вдоль Эллинской дуги – Ионического острова, Кипр, Крит.

Там, где сформировались эти острова, уникальные виды растений и животных эволюционировали в новые формы, создавая сбалансированные экосистемы и приводя к новым уровням биоразнообразия.

Строительные материалы и драгоценные металлы

Еще одним преимуществом вулканов является наличие драгоценных камней и строительных материалов.

Пемза и перлит нашли широкое применение в различных областях: садоводстве, нефтеперерабатывающей и газовой, химической и металлургических отраслях промышленности. Выступая в качестве абразивного материала, перлит используется в чистящих средствах. Пористое вулканическое стекло применяется в качестве легкого заполнителя для производства цемента. Лучшие сорта вулканических пород используются для полировки металла и для деревообработки.

Затвердевший вулканический пепел (туф) создает особо прочный и легкий строительный материал. Древние римляне комбинировали туф и известь, чтобы сделать прочный и легкий бетон для стен и зданий (например, крыша Пантеона в Риме).

Драгоценные металлы и камни находят широкое применение в современной экономике: от машиностроения и электроники, до атомной энергетики и медицины. Нередко извержение вулкана сопровождается выбросом драгоценных камней, как это было на Гавайях в прошлом году.

Горячие источники и геотермальная энергия

В настоящее время геотермальная энергия является одним из наиболее надежных видов возобновляемых источников альтернативной энергии. Круглосуточно выделяемое земными недрами тепло не зависит от ископаемых ресурсов топлива и доступно в любое время года. Получение геотермальной энергии является экологически чистым процессом и не наносит вреда окружающей среде. По оценкам специалистов запасы геотермальных источников в 10-12 раз превосходят залежи органического топлива.

Геотермальные регионы существуют во многих областях мира. В таких странах, как Кения, Исландия, Новая Зеландия, Филиппины, Коста-Рика и Сальвадор, геотермальная энергия обеспечивает значительную часть энергоснабжения страны – от 14% в Коста-Рике до 51% в Кении. Доля геотермальной энергии в Исландии составляет рекордные 99,9%.

Заключение

Подробно изучив тему вулканической активности и аспекты её влияния на климат, становится понятно, что даже совокупные мощности извержений всех вулканов на Земле оказывают незначительное влияние на изменение климата. В некоторых случаях крупные извержения даже производят временный охлаждающий эффект. Не природа, а сам человек настолько пагубно влияет на окружающую среду, что выбрасывает в атмосферу в 100 раз больше углекислоты, чем все вулканы.

Проект EuRICAA, предлагая “Кодекс новых цивилизационных стандартов Eco sapiens”, призывает всех людей к решительным действиям для сохранения здоровья планеты.