Извержения вулканов, как известно, охлаждают глобальный климат, но они также могут усугубить таяние ледяных щитов, согласно статье, опубликованной в Nature Communications.
Исследователи, проанализировавшие ледяные керны и отложения талой воды, обнаружили, что древние извержения вызвали немедленное и значительное таяние ледяного щита, покрывавшего большую часть Северной Европы в конце последнего ледникового периода, от 12 000 до 13 000 лет. назад.
«За период времени в 1000 лет мы обнаружили, что извержения вулканов обычно соответствуют ускоренному таянию ледяных щитов в течение года или около того», - говорит ведущий автор Франческо Мущителло, который завершил исследование в качестве постдокторанта в Земная обсерватория Ламонта-Доэрти Колумбийского университета.
Это не были вулканы, извергающиеся на ледяном щите или рядом с ним, но в некоторых случаях они находились за тысячи миль от него. Извержения подняли в небо огромные облака пепла, и когда пепел падал на ледяной щит, его более темный цвет заставлял лед поглощать больше солнечного тепла, чем обычно.
«Мы знаем, что чем темнее лед, тем меньше его отражательная способность, и он тает быстрее. Это фундаментальная наука», - говорит Мускитьелло. «Но до сих пор никто не смог продемонстрировать эту прямую связь между вулканизмом и таянием льда, когда речь идет о древнем климате».
Открытие сделано в разрезах отложений, называемых ледниковыми отложениями, большая часть которых была собрана в 1980-х и 1990-х годах. Варвы - это слоистые отложения, которые образуются, когда талая вода под ледяным щитом направляет большое количество мусора в озера у края щита. Подобно кольцам дерева, слои ледникового варва рассказывают историю условий каждого года; более толстый слой указывает на большее таяние, поскольку для переноса осадка требовался больший объем воды.
Команда также сравнила варвы с кернами ледяного щита Гренландии, слои которого содержат записи о древних атмосферных условиях. Тестирование этих слоев на наличие сульфатов показало, в какие годы происходили эксплозивные извержения вулканов, которые имели тенденцию к выбросу большого количества пепла. Сопоставив слои льда с пластинчатыми слоями того же периода времени, команда обнаружила, что годы с взрывной вулканической активностью соответствовали более толстым слоям пластинок, что указывает на большее таяние северного европейского ледяного щита.
Мушителло и его коллеги изучали период от 13 200 до 12 000 лет назад, когда последний ледниковый период переходил в современный теплый климат. Особое внимание они уделили извержениям вулканов в высоких северных широтах - событиям, подобным извержениям исландского вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году. Хотя это извержение было относительно незначительным, его большое облако пепла остановило воздушное сообщение в большей части Европы примерно на неделю.
Сколько таяния может вызвать подобное извержение? «Трудно назвать его точную цифру», - говорит гляциолог и соавтор Джеймс Ли из Ливерпульского университета. «Это зависит от многих факторов». Запустив тысячи модельных симуляций, команда обнаружила, что степень таяния зависит от отдельного извержения, сезона, в котором оно происходит, состояния снежного покрова в то время и высоты ледяного щита. «Измените любой из них, и вы получите разное количество расплава», - говорит Леа. В наихудших сценариях модель предсказывала, что отложения пепла удалят от 20 сантиметров до почти одного метра льда с поверхности самых высоких частей ледяного щита.
Результаты модели следует воспринимать с долей скептицизма, предупреждает Мускитьелло, из-за неопределенностей в отношении прошлых условий. Однако, поскольку команда смоделировала очень широкий диапазон потенциальных условий, он уверен, что реальная реакция ледяного щита находится где-то в пределах их диапазона.
Майкл Зигл, палеоклиматолог из Института Пауля Шеррера в Швейцарии, не участвовавший в новом исследовании, говорит, что гипотеза о том, что частицы пепла могут противодействовать охлаждающему эффекту вулканических извержений, интригует. Но, по его словам, «совпадения во времени быстрого таяния ледяных щитов и дат извержений не подразумевают автоматически причинно-следственную связь, и могут быть другие сценарии, которые могли бы согласовываться с представленными данными». Собственная работа Сигла обнаружила связь между истощением озонового слоя, вызванным извержениями, и дегляциацией в Южном полушарии. Тем не менее, по его словам, новое исследование показывает, что необходимо провести дополнительную работу, чтобы понять последствия выбросов аэрозолей в результате извержений вулканов.
Предварительные результаты показывают, что «нынешние ледниковые щиты потенциально очень уязвимы для вулканических извержений», - говорит Мускитьелло. Они также указывают на возможную дыру в климатических моделях, которые ученые используют для предсказания будущего: модели в настоящее время не имитируют реакцию ледяных щитов на изменения в осаждении твердых частиц из атмосферы в интерактивном режиме.
Другое интригующее следствие состоит в том, что предыдущие исследования показали, что таяние ледяных щитов и ледников может увеличить частоту извержений вулканов в ледниковых районах за счет облегчения нагрузки на земную кору, позволяя подстилающей магме подниматься. Если связь между вулканизмом и таянием ледяных щитов подтвердится, это может указывать на наличие так называемой «петли положительной обратной связи», в которой извержения усиливают таяние, а большее таяние вызывает больше извержений и так далее..
Мушителло говорит, что исследование «может дать нам подсказки о действующих механизмах, когда вы ожидаете быстрого изменения климата».