Tulivuorenpurkauksen vaikutukset ilmastoon

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun


Pinatubo -vuori Filippiineillä muutamaa päivää ennen valtavaa räjähdyspurkausta, joka nosti stratosfääriin suuret määrät auringon säteilyä varjostavia pieniä rikkihappopisaroita.

Tulivuorenpurkauksen vaikutukset ilmastoon voivat olla globaaleja. Historiallisella ajalla tapahtuneita suuria purkauksia on voitu ajallisesti yhdistää poikkeuksellisiin sääilmiöihin, joilla on ollut suuria vaikutuksia ajankohdan yhteiskuntiin eri puolilla maapalloa.

Monien tutkijoiden mielestä voimakkaat tulivuorenpurkaukset alentavat tilapäisesti maapallon pintalämpötilaa hieman.lähde? 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 lämpötilan alenemaa.[2][3]. Tulivuoren purkaustuotteiden Auringon säteilyä heikentävää vaikutusta kuvataan ilmakehän optisella paksuudella. Varsinkin korkealle ulottuneet hyvin suuret räjähdysmäiset tulivuorenpurkaukset ovat historiassa muuttaneet tavanomaisen satokauden kiertoa ja sadot ovat epäonnistuneet aiheuttaen nälänhätiä. Esimeriksi Laki-tulivuori purkautui Islannissa 1783.[4] Vuonna 1815 tapahtunut Tamboran purkaus laski pohjoisen pallonpuoliskon keskilämpötilaa 1 °C. Vuoden 1816 kesäajankohtana Italiassa satoi lunta ja hallat tuhosivat satoja aiheuttaen laajaa nälänhätää. Vuonna 1991 tapahtunut Pinatubon purkaus alensi maapallon pintalämpötiloja muutaman vuoden.

Tulivuorenpurkausten vaikutuksia ilmakehän säteilynläpäisykykyyn havaittuna Mauna Loan observatoriossa.

Purkauskaasut ovat yleensä lämpötilaa alentavia, joissain tapauksissa lämmittäviä. Tulivuoresta purkautuu 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 heijastavien helmiäispilvien tiivistymisytiminä. Arvellaan esim. Pinatubon[5], El Chichónin ja Tamboran sekä Islannin Lakin purkausten vaikuttaneen maapallon ilmastoon. 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.

Tulivuorenpurkausten vaikutusten tieteellinen kuvaaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tulivuorenpurkausten purkamia rikkidioksidimääriä.
Tulivuorenpurkaustuotteiden ja muiden aerosolien 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.lähde? Jos tulivuoressa tapahtuu räjähdysmäinen purkaus, joka nostaa rikkiyhdisteitä stratosfääriin 15–25 km:n korkeuteen, pisarat leijuvat siellä 1-4 vuottalähde? 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.lähde?

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 tai 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.lähde? 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, fotosynteesiä ei tapahdu ja 10-6 -kertainen auringonvalo vastaa täysikuuta. Voidaan laskea ilmakehän läpinäkyvyyttä kuvaava optinen paksuus τ (tau), joka on vulkaanisille aerosoleille 6,5*10-3 MD. Ns. Mitchellin indeksi on arvio aerosolien massalle ja Saton indeksi kuvaa optista paksuutta τ aallonpituudelle 0,55 um.lähde?

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.

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.lähde? 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.lähde? Tämä viittaa osan haposta kulkeutuneen Islannin tulivuorista Surtseyn purkauksestakenen mukaan? Agungin ja El Chichonin purkauksen jälkeen havaittiin 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. St. Helens-tulivuori sinkosi enemmän tuhkaa stratosfääriin kuin El Chichon, joka taas sinkosi 40 kertaa enemmän rikkidioksidia ja vaikutti maan lämpötilaan 5 kertaa enemmän (0,5 °C).lähde? Laki-tulivuoren purkaus alensi lämpötilaa Pohjois-Amerikan itäpuolella yhtenä talvena 4,8 °C 225 vuoden keskiarvon alle ja koko maailmassa 1 °C.lähde? 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.lähde? Ilmastovaikutus ei kestä pitkään. Saint Helensin ja Alaidin tyyppisissä pikkupurkauksissa hiukkaset laskeutuvat 5-8 kuukaudessa, ja El Chichon tyyppisessä suurpurkauksestakin tulevat hiukkaset 12 kuukaudessa.lähde?

Merkittäviä ilmastoon vaikuttaneita tulivuorenpurkauksia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.

1900-luvun alkupuoliskolla on pitkä tauko suurissa tulivuorenpurkauksissa.

Tulivuorenpurkausten aiheuttamia silminnähtäviä ilmiöitä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • 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

Laakiobasalttipurkaukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Laakiopurkaus

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.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Juhani Kakkuri: Tulivuoret - matkoja vulkaanien maailmaan. WSOY 2005, s. 42-
  2. Volcanoes and Global Climate Change NASA. (englanniksi)
  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. (englanniksi)
  4. Matti Rämö - Polkupyörällä Islannissa Minerva kustannus Oy 2013 ISBN 978-952-492-733-8 s.90
  5. Ellen Thomas: Volcanoes and Climate, part 1

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]