Tulivuorenpurkauksen vaikutukset ilmastoon

Wikipedia

Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä tai viitteitä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkelille asianmukaisia lähteitä. Lähteettömät tiedot voidaan kyseenalaistaa tai poistaa.

Pinatubo muutamaa päivää enne valtavaa räjähdyspurkausta, joka nosti suuret määrät stratosfääriin auringon säteilyä varjostavia pieniä rikkihappopisaroita.

Tulivuorenpurkauksen vaikutukset ilmastoon: Monien tutkijoiden mielestä voimakkaat tulivuorenpurkaukset alentavat tilapäisesti maapallon pintalämpötilaa hieman. Tulivuoren purkaustuotteet heijastavat ilmassa leijuessaan Auringon Maata lämmittävää säteilyä pois^[1]. Auringon säteilyä heijastavat erityisen hyvin tulivuoren purkauskaasuista reagoimalla syntyneet rikkihappopisarat ja myös vulkaaninen tuhkapöly. Monesti purkauksen lämpötilaa alentava vaikutus kestää muutaman vuoden. Maapallon ilmavirtausten sisäiset mekanismit voimistavat tulivuorenpurkauksen aiheuttamaa lämpötila-alenemaa. .^[2][3]. Tulivuoren purkaustuotteiden Auringon säteilyä heikentävää vaikutusta kuvataan ilmakehän optisella paksuudella. Varsinkin korkealle ulottuneet hyvin suuret räjähdysmäiset tulivuorenpurkaukset ovat historiassa alentaneet kesälämpötiloja niin paljon, että sadot ovat epäonnistuneet ja on tullut nälänhätiä. Näin kävi, kun Laki-tulivuori purkautui Islannissa 1783. Vuonna 1915 tapahtunut Tamboran purkaus loi vuonna 1816 vuoden ilman kesää Eurooppaan, niin että lunta satoi kesällä Italiassa asti ja hallasta johtuva satojen epäonnistuminen loi laajan nälänhädän. Tämän takia pohjoisen pallonpuolisklon lämpötila laski 1 °C Vuonna 1991 tapahtunut Pinatubon purkaus alensi maapallon pintalämpötiloja muutaman vuoden.

[muokkaa] Tulivuorenpurkauksen vaikutukset ilmastoon

Tulivuorenpurkausten vaikutuksia ilmakehän säteilynläpäisykykyyn havaittuna Mauna Loan onservatoriossa.

Purkauskaasut ovat yleensä lämpötilaa alentavia, joissain tapauksissa lämmittäviä. Tulivuoresta purkautuu ylempään ilmakehään, stratosfääriin rikkiyhdisteitä, joista syntyy auringon valoa heijastavia rikkihappopisaroita. Tyypillisen tulivuorenpurkauksen arvellaan vaikuttavan 4 vuotta maan ilmastoon, suurin vaikutus 6-12 vuoden sisään. Pölymäisen hyvin hienojakoisen tuhkan vaikutus ilmastoon on vähäisempi. Jotkut tuluvuoresta fluoriyhdisteet toimivat ylemmän ilmakehän cirrusmaisten auringon valoa heijastavian helmiäispilvien tiivistymisytiminä. Arvellaan esim. Pinatubon^[4], Chiconin ja Tamboran sekä Islannin Lakin purkausten vaikuttaneen maapallon ilmastoon. Noin vuonna 536 tapahtui luultavasti suuri purkaus, jonka aiheuttamat ilmastonmuutokset loivat nälänhätää maailmaan. Vastaanväittäjiä tälle on. Toisaalta tulivuoret vapauttavat heijastavien pisaroitten ja pölyhiukkasten lisäksi ilmakehään hiilidioksidia, joka lämmittää Maata kasvihuoneilmiön avulla. Suurten laakiobasalttipurkausten on ajateltu tappaneen suuria määriä maapallon eliöitä sukupuuttoon, mutta tätä ei ole kyetty varmistamaan.

[muokkaa] Tulivuorenpurkausten vaikutusten tieteellinen kuvaaminen

Tulivuorenpurkausten purkamia rikkidioksidimääriä.

Tulivuorenpurkaustuotteiden ja muoden aerolosolien vaikuttama pitkäkestoinenkin, noin sata vuotta kestänyt auringon säteilyn himmeneminen maanpinnalla on heikentynyt 1990-2000-luvuilla.

Monien tulivuorenpurkausten väitetään alentavan maapallon lämpötilaa 0,3–1,1 °C 1–3 vuoden ajan.

Jos tulivuoressa tapahtuu räjähdysmäinen purkaus, joka nostaa rikkiyhdisteitä stratosfääriin 15–25 km:n korkeuteen, pisarat leijuvat siellä 1-4 vuotta ja heikentävät Auringon säteilyä. Ylempi ilmakehä muuttuu sumuiseksi ja auringonlaskut punertavat sen takia. Purkauksen synnyttämä tuhkapöly laskeutuu alas jo muutamassa kuukaudessa. Korkealla leijuvien hyvin pienten rikkihappopisaroiden sanotaan lisäävän ilmakehän optista paksuutta, kun maan pinnalle saapuvan Auringonsäteilyn prosenttisosuus pienenee. Ilman lämpötilassa tapahtuu erilaisia

0,1–0,3 °C suuruisia lämpötilanvaihteluja, jotka johtuvat muista tekijöistä kuin tulivuorenpurkauksista, ja peittävät monesti niiden aikaansaamat vaihtelut alleen.

Equivalent, vastaava määrä tiheää kiveä) /km3. Arvellaan DRE:stä 0,08%:n joutuvan stratosfääriin hienona, alle 2 mikrometrin pölynä auringon valoa himmentämään

Tulivuoren tuhkan muutaman kuukauden mittaista vaikutusta ilmastoon voidaan mitata vapautuneen pölyn määrällä DVI (engl. Dust Veil Index).

Purkausten kokonaistilavuus voidaan mitata yksiköllä DRE (Dense Rock . Basalttinen magma sisältää huomattavan määrän rikkiä. Tämä ei nykynäkemyksen mukaan kuvaa tulivuoren vaikutusta ilmastoon hyvin, parempi on käyttää ilmaan vapautunutta rikkidioksidin/rikkihapon määrää miljoonina tonneina (megatonneina Mt). Jos ilmoitetaan tulivuoresta purkautunut ainemäärä kuutiokilometreinä, voi vapautua 5-20 kertaa suurempi määrä rikkidioksidia miljoonina tonneina. Jokin purkaus saattaa tuottaa suhteessa paljon tai vähän rikkihappoa liittyen laavan tyyppiin. Basalttiseen laavaan liittyy hyvin rikkipitoinen purkauskaasu. Kaiken lisäksi vaakasuora purkaus ei päästä rikkohappoa stratosfääriin niin paljon. Esimerkiksi Agung purki ulos 0,3–0,6 km³ DRE (tämän verran vulkaanista aihetta tiheäksi kiveksi muutettuna) ja rikkihappoa 10 megatonnia eteläiselle pallonpuoliskolle ja 2 megatonnia pohjoiselle. Krakatau tuotti 10 km³ DRE purkaustuotteita ja noin 50 Mt rikkihappoa H₂SO₄.Samaan aikaan tämän vaikutuksen kanssa havaitaan luonnollisia ilmakehän vaihteluja kuten ENSO-oskillaatio. Katmain suuri purkaus 1912 ei alentanut maapallon lämpötilaa. Suurten, 10-200 Mt aerosoleja tuottavien purkausten tuottama pisaramäärä on niin suuri, että pisarat törmäilevät helposti toisiinsa, kasvavat suuriksi ja tippuvat nopeasti stratosfääristä alas.

Voidaan mitata myös korkealle vuorelle saapuvan Auringon säteilyn määrää. Päivällä saapuu vähintään 0,1 kertainen määrä keskipäivästä. Jos säteilyä saapuu sadasosa keskipäivästä eli 0,01 ei tapahdu fotosynteesiä, ja 10^-6 kertainen auringonvalo on täysikuulla.

Voidaan laskea ilmakehän läpinäkyvyyttä kuvaava optinen paksuus τ (tau) joka on vulkaanisille aerosoleille 6,5*10^-3 M_D. Ns. Mitchellin indeksi on arvio aerosolien massalle ja Saton indeksi kuvaa optista paksuutta τ aallonpituudelle 0,55 um.

Vulkaaniset pölyhiukkaset poistuvat ilmakehässä tahdissa e^-1vuosi eli niiden määrä vähenee kertoimella 2,72 vuodessa. Tulivuoresta purkautuvat kaasut vesihöyry (H₂O), hiilidioksidi (CO₂), rikkidioksidi (SO₂), rikkivety (H₂S), vety (H₂), suolahappo (HCl), vetyfluoridi (HF), häkä (CO), helium (He), typpi (N₂) voivat siis vaikuttaa ilmaston tasapainoon.

Tulivuorenpurkaus kasvattaa stratosfäärin lämpötilaa 4-8 asteella ja viilentää lämpötilaa maan pinnalla 0,5 asteella. Tämä on laskettu tietokonemalleilla. Vuosien 1815 Tambora, 1835, 1875, 1883 Krakatau, 1902, 1947, 1963 (Agung, Bali) purkaukset alensivat maapallon keskilämpötilaa vain noin 0,28 astetta. Suurin vaikutus tuntui vuosi purkauksen jälkeen.

• 0 -0,2
• 1 -0,28
• 2 -0,16
• 3 -0,1
• 4 +0,2

Esimerkiksi Fuegon purkaus 1974 pystyi juuri ja juuri sinkoamaan ainetta stratosfääriin ja kasvatti ilmakehän optista paksuutta arvoon 0,04, mutta Tambora on lähihistorian eniten ainetta stratosfääriin singonnut purkaus. Merkittävä, yli 1 megatonnin aerosoleja stratosfääriin singonnut purkaus häiritsee Maan ilmastoa. Purkaukset näkyvät ilmakehän optisen paksuuden (läpinäkymättömyyden) muutoksina ja Grönlannin jään happopitoisuuden muutoksina. Fernandina 1968 kasvatti optista paksuutta 0,06. Mutta aivan havaintotarkkuuden rajalla havaittiin 0,01 muutos ilmakehän optisessa paksuudessa 1979, jolloin Soufriere purkautui. 1963–1964 havaittu määrä viittaa jopa 20 Mt happomäärään stratosfäärissä, mutta Agungin purkaus tuotti vain 1/5 tästä. tämä viittaa osan haposta kulkeutuneen Islannin tulivuorista Surtseyn purkauksesta. Agungin ja El Chichonin purkauksen jälkeen havittiin suurin optinen paksuus 9 kk purkauksen jälkeen.

Rikkidioksidi vaikuttaa ilmastoon enemmän kuin tuhka. Tämä johtuu siitä, että rikkidioksidista syntyy pieniä leijuvia rikkihappopisaroita, jotka heijastavat auringon säteily. Saint Helens sinkosi enemmän tuhkaa stratosfääri kuin El Chichon, joka sinkosti 40 kertaa enemmän rikkidioksidia ja vaikutti maan lämpötilaan 5 kertaa enemmän (0,5 °C). Laki-tulivuoren purkaus alensi lämpötilaa Pohjois-Amerikan itäpuolella yhtenä talvena 4,8 °C 225 vuoden keskiarvon alle ja koko maailmassa 1 °C. Lakin purkaus oli huomattava rikkihapon tuottaja, se tuotti rikkihappoa H₂SO₄ kaikkiaan 90,3 megatonnia. Tambora tuotti rikkihappoa 52,4 megatonnia ja Krakatau 2,94 megatonnia, El Chichon vain 0,07 megatonnia. Ilmastovaikutus ei kestä pitkään. Saint Helensin ja Alaidin tyyppisissä pikkupurkauksissa hiukkaset laskeutuvat 5-8 kuukaudessa, ja El Chichon tyyppisessä suurpurkauksestakin tulevat hiukkaset 12 kuukaudessa.

[muokkaa] Merkittäviä ilmastoon vaikuttaneita tulivuorenpurkauksia

Pinatubon purkaus vuonna 1991 alensi jonkin verran Maan lämpötilaa.

17 suurta purkausta näkyy puiden vuosirenkaissa viilenemisenä 2035 eaa.–1884. Muita suuria vulkaanisia tapahtumia on sattunut 934 ja 1258. Myös Etnan räjähdyspurkauksilla noin 44–42 eaa. on ollut luultavasti vaikutusta maapallon ilmastoon. Grönlannin jäässä näkyy noin 50 eaa. 3 vuoden ajalla rikkihappopiikki. Saint Helens purkautui noin 1500 ja 2035 eaa. Thera purkautui radiohiiliajoituksen mukaan joskus 1688 eaa.+-50 v tai vuosirenkaiden mukaan 1626 eaa.

Tonkoko 1680, Serua ja Hekla 1693, Fuji 1707 Japanissa, Hekla 1766 Islannissa, Tambora Sumbawalla 1815, Cosima 1835 Nicaraguassa, Krakatau Sundasalmessa 1883, Santa Maria Guatemalassa 1902, [[Agung}]] Balilla 1965, El Chichon 1982 ja Pinatubo 1991. 1900-luvun alkupuoliskolla on pitkä tauko suurissa tulivuorenpurkauksissa.

[muokkaa] Toban purkaus

Toban purkaus noin 750 000 vuotta sitten räjäytti ilmaan 2000 km³ tiheää kiveä vastaavan määrän vulkaanista ainetta eli 2000 DRE. Hienoa pölyä joutui stratosfääriin ehkä 2000 Mt (pölyä kaikkiaan 20000 Mt) ja rikkihappoaerosolia 1000–5000 Mt. Ilmakehän optinen paksuus oli 6–33 ja paikallisesti suurempikin, jos pilvi levisi epätasaisesti. Tamboran purkaus 1815 tuotti optisen syvyyden 1 ja vuoden 536 purkaus syvyyden 2.

[muokkaa] Suuri purkaus 536

Pääartikkeli: Ilmastonmuutos 535-536

Arvellaan tapahtuneen jättimäisen tulivuorenpurkauksen vuosina 535–536.

Kyseessä on ehkä Rabaulin purkaus joka on ajoitettu 540+-90. Tältä ajalta on löydetty todisteita ilmaston kylmenemisestä ja nälänhädästä muun muassa Roomasta ja Kiinasta. Oli niin kylmää, että lunta satoi kesällä. Auringon säteily pieneni 10%:iin kun ilmakehän optinen paksuus kasvoi 2,5:een. Tällöin kevät menetti lauhuutensa ja kesä kuumuutensa Italiassa. Auringon ympärille ilmastui sininen harso.

Tumma pilvi peitti auringon sallien vain muutaman tunnin valoa päivässä. Tulvia esiintyi tavallisesti kuivilla alueilla. Kiinassa oli kylmää ja nälkää 536-538. Mesopotamiassa oli aurinko himmeä 536-537 18 kuukautta ja Italiassa 12–15 kuukautta. Tämä viittaa pilven erilaiseen paksuuteen eri leveysasteilla. Vuosirenkaissa näkyy muutos 536 ja 542 ja Grönlannin jäässä happopitoisuuden nousu 540+-10 tai 516+-4. Viileää kautta kesti puiden vuosirenkaiden mukaan 15 vuotta. Kaikki eivät tulivuorenpurkausajatusta kannata, ilmakehään on saattanut singota ainetta meteoriitti. Sitä paitsi Grönlannin jäänäytteissä ei näy merkkejä suuresta vulkaanisesta aktiivisuudesta tältä ajalta.

[muokkaa] Suuri purkaus 1258

Noin vuonna 1258 purkautui 20–30 km:n läpimittaisesta kalderasta 5 × 10¹⁴-2 × 10¹⁵ kg eli 200-800 km³ tiheää laavaa (DRE) vastaava määrä tulivuoren purkaustuotteita. Paleoklimatologien luomissa ilmastökäyrissä näkyy kylmenemistä 1257–1259.

[muokkaa] Lakin purkaus

Lakagigar (Laki) on historiallisen ajan suurin laakiopurkaus. Se purkautui Islannissa 1783 ja loi hyvin kylmää talveksi 1783–1784.

[muokkaa] Kesätön vuosi 1816

Tamboran purkaus 5–15. huhtikuuta 1815 heitti ilmaan 1,5 miljoonaa metristä tonnia pölyä. Ilmastonmuutos oli suurin Amerikan koillisrannikolla ja Pohjois-Euroopassa. Yhdysvalloissa lämpötila saattoi tuntien sisään pudota heinäkuussa ja elokuussa jopa 35 °C. Heinäkuussa jonka keskilämpötila on tyypillisesti 20-25 °C ja harvoin alle +5 °C tuli kaksi suurta lumimyrskyä. Joet jäätyivät jopa Pennsylvaniassa asti.

[muokkaa] Tulivuorenpurkausten aiheuttamia silminnähtäviä ilmiöitä

• Aurinko himmenee (paistaa kuin ruskean lasin läpi)
• Taivaan tähtitieteelliset kohteet himmenevät ja hämärtyvät huomattavasti
• Sininen tai vihreä väri auringon ja kuun ympärillä
• Suuremmat kirkkaat Auringon nousut ja laskut
• Piispan kehä (engl. Bishop's Ring, halo auringon ympärillä, joka on monimutkaisempi kuin tavalliset ja jossa värit väärin päin)
• Epätavallisen pimeät Kuun pimennykset

[muokkaa] Laakiobasalttipurkaukset

Suuria laakiobasalttipurkauksia tapahtuu noin 30 miljoonan vuoden jaksoissa. Yksittäiset laakiobasalttipurkaukset tuottivat kymmeniä tai satoja kuutiokilometrejä laavaa yksittäisissä purkauksissa päivien-viikkojen aikana ja jopa miljoona kuutiokilometriä basalttilaavaa muutaman miljoonan vuoden ajan. Basalttilaava sisältää rikkipitoista ainesta 10 kertaa enemmän kuin tavallisempi silikaattilaava. Aikaisemmin uskottiin, etteivät laakiobasalttipurkaukset kuljeta rikkipitoista kaasua stratosfääriin, mutta nyttemmin uskotaan purkausten yllä olevan kuuman ilman nousevan stratosfääriin asti. Tämä merkitsisi sitä, että laakiobasalttipurkaus voi nostaa auringonvaloa himmentäviä rikkipisaroita ylempään ilmakehään. Rozan purkauksessa 14 miljoonaa vuotta sitten purkautui ehkä 700 km³ seitsemässä päivässä purkaustaajuudella 10000–100000 m³/s 1-10 km:n pituisesta halkeamasta 1 km korkeisiin purkaustuliin. Laki jonka ala oli 12 km², vapautti 30 Mt rikkiä, mutta Roza saman kaavan mukaan 2000 Mt rikkiä, mikä tuotti 6000 Mt rikkihappopisaroita. Tällöin optinen tiheys aleni 40:ään ja auringonvalosta pääsi 1/1000 maan pinnalle.

[muokkaa] Tulivuorenpurkauksia tieteellisesti kuvattuna

[muokkaa] Tulivuorten ilmastovaikutuksia

[muokkaa] Viitteet

1. ↑ Juhani Kakkuri: Tulivuoret - matkoja vulkaanien maailmaan, WSOY 2005 s 42-
2. ↑ Volcanoes and Global Climate Change NASA. englanti
3. ↑ Kenneth A. McGee, Michael P. Doukas, Richard Kessler, and Terrence M. Gerlach: Impacts of Volcanic Gases on Climate, the Environment, and People May 1997. U.S. Geological Survey. englanti
4. ↑ Ellen Thomas: Volcanoes and Climate, part 1
5. ↑ Edited by Louis S. Walter, Shanaka de Silva: Volcanism-Climate Interactions (NASA Conference Publication 10062) 1990. NASA. englanti

[muokkaa] Katso myös

• Pieni jääkausi
• Ydintalvi
• Ilmaston lämpenemisen vaikutukset