В последние десятилетия внетропические извержения, включая извержения Касаточи (Аляска, США, 2008 г.) и Пик Сарычева (Россия, 2009 г.), выбрасывали серу в нижнюю стратосферу. Однако климатическое воздействие этих извержений было слабым и кратковременным. До сих пор ученые в основном предполагали, что это отражение общего правила; что внетропические извержения приводят к более слабому воздействию, чем их тропические аналоги. Исследователи из Кильского центра океанологических исследований имени Гельмгольца GEOMAR, Университета Осло, Института метеорологии им. Макса Планка в Гамбурге вместе с коллегами из Швейцарии, Великобритании и США теперь опровергают это предположение в международном журнале Nature Geoscience.
Наши исследования показывают, что многие внетропические извержения вулканов за последние 1250 лет вызвали выраженное охлаждение поверхности над северным полушарием, и на самом деле внетропические извержения на самом деле более эффективны, чем тропические извержения с точки зрения степени охлаждения полушария. по отношению к количеству серы, выбрасываемой извержениями», - говорит доктор Мэтью Тухи из GEOMAR, первый автор текущего исследования.
Крупномасштабное охлаждение после извержений вулканов происходит, когда вулканы выбрасывают большое количество сернистых газов в стратосферу, слой атмосферы, который начинается на высоте примерно 10-15 километров. Там сернистые газы создают дымку серного аэрозоля, которая сохраняется месяцами или годами. Аэрозоли отражают часть приходящей солнечной радиации, которая уже не может достичь нижних слоев атмосферы и поверхности Земли.
До сих пор предполагалось, что аэрозоли от извержений вулканов в тропиках имеют более длительное время жизни в стратосфере, потому что они должны мигрировать в средние или высокие широты, прежде чем их можно будет удалить. В результате они окажут большее влияние на климат. Аэрозоли от извержений в более высоких широтах удалялись бы из атмосферы быстрее.
Недавние внетропические извержения, которые оказали минимальное, но измеримое воздействие на климат, соответствуют этой картине. Однако эти извержения были намного слабее, чем у Пинатубо. Чтобы количественно оценить влияние внетропических и тропических извержений на климат, доктор Тухи и его команда сравнили новые долгосрочные реконструкции инъекций вулканической стратосферной серы из ледяных кернов с тремя реконструкциями летней температуры Северного полушария по годичным кольцам деревьев, начиная с 750 г. н.э. Удивительно, но авторы обнаружили, что эксплозивные извержения вне тропиков вызывали гораздо более сильное охлаждение полушария пропорционально предполагаемому выбросу серы, чем извержения в тропиках..
Чтобы лучше понять эти результаты, д-р Тухи и его команда провели моделирование вулканических извержений в средних и высоких широтах с количеством серы и высотой впрыска, равными Пинатубо. Они обнаружили, что время жизни аэрозоля от этих внетропических эксплозивных извержений было лишь незначительно меньше, чем при тропических извержениях. Кроме того, аэрозоль в основном содержался в полушарии извержения, а не в глобальном масштабе, что усиливало воздействие на климат в полушарии извержения.
Исследование показывает важность высоты инжекции в стратосфере для воздействия внетропических извержений на климат. «Впрыски в самые нижние внетропические слои стратосферы приводят к образованию недолговечных аэрозолей, в то время как выбросы со стратосферными высотами, подобными извержениям Пинатубо и другим крупным тропическим извержениям, могут привести к времени жизни аэрозолей, примерно такому же, как и при тропических извержениях», - говорит соавтор проф. Доктор Кирстин Крюгер из Университета Осло.
Результаты этого исследования помогут исследователям лучше определить степень влияния вулканических извержений на изменчивость климата в прошлом. Это также предполагает, что на будущий климат будут влиять взрывные внетропические извержения. «За последние столетия во внетропических регионах было зарегистрировано относительно мало крупных эксплозивных извержений по сравнению с тропиками, но они определенно случаются», - говорит доктор Тухи. Самый сильный эпизод похолодания в северном полушарии за последние 2500 лет был инициирован внетропическим извержением в 536 году нашей эры. Это новое исследование помогает объяснить, как извержение 536 г. н.э. могло вызвать такое сильное похолодание.