Вулкан – климатическая лаборатория

 


Климат практически невозможно воспроизвести в лаборатории. Так в своем понимании того, какие механизмы формирования климата являются критически значимыми, ученым приходится полагаться на «природные эксперименты». Порой такие эксперименты приобретают апокалиптические формы, такие как извержение вулканов. Во время извержения Пинатубо на Филиппинах в июне 1991 году в атмосферу было выброшено 10 кубических километров пепла и газа. Отслеживая, как это извержения повлияло на глобальный климат, ученые смогли превратить катастрофу в природный эксперимент. «Воспроизвести сложное климатическое явление в лаборатории практически невозможно, – говорит метеоролог Джоанна Фатиан (Joanna Futyan) из Колумбийского университета. – Мы стремимся использовать неожиданные подарки природы, наблюдая, как на них реагирует атмосфера».

Фатиан вместе с физиком Джоном Харрисом (John Harries) из Королевского колледжа, Лондон, проанализировала, как изменялась температура и влажность при извержениях вулканов, стремясь оценить энергетический баланс планеты – а, попросту говоря, разность между тем, что отдает Земля, и что она получает. Спектр посылаемой в пространство энергии (он измеряется со спутника) за прошедшие 30 лет изменился и это считают частью глобального потепления. Однако темпы и абсолютную величину этого изменения измерять все еще затруднительно, и исследователи вынуждены ориентироваться на оценку содержания водяного пара в атмосфере.

Реакция атмосферы на извержение Пинатубо оказалась очень скорой. Закрывающие от солнца аэрозоли сульфатов, выброшенные вулканом, оказывали охлаждающее действие в течение четырех месяцев. Спустя полгода планета излучала в пространство на 2,6 Вт/кв. м меньше тепла, чем до извержения. В результате постепенно началась снижаться влажность, и через атмосфера снова достигла равновесия. Об этом исследователи сообщили 2 января в журнале Geophysical Research Letters. Извержение вулкана сказалось также и на погоде. При извержении в атмосферу было выброшено много диоксида серы и под действием ультрафиолета в верхних слоях атмосферы повысилось содержание легкого изотопа серы. Это уникальный химический признак извержений. Опускаясь на поверхность земли сульфат серы, несущий в себе специфическое сочетание изотопов, накапливался в некоторых областях Земли, таких как ледовый щит Антарктики. Радиохимик Марк Тименс (Mark Thiemens) из Калифорнийского университета в Сан-Диего с командой подняли на поверхность 30 тонн льда, собирая летопись извержений древней Земли. Эта методика позволила оценивать и силу извержений прошлого по высоте выброса пепла.

Влияние гигантских извержений в истории планеты может быть и мимолетно, однако климатическая летопись прошлого способна дать картину того, как атмосфера реагирует на другие, уже рукотворные катастрофы, такие как выброс человеком парниковых газов в атмосферу. Также это позволит оценить, как подобная сложная система может реагировать на попытки человека наскоро залатать свои огрехи, чтобы избежать возможных катастрофических эффектов изменения климата. Примером подобных попыток может стать инжекция солей сульфата в высоких слоях атмосферы, предложенная лауреатом Нобелевской премии химиком Полом Крутценом (Paul Crutzen). «Это представляет возможность в цифрах увидеть, насколько чувствительна стратосфера к пертурбациям, – замечает исследователь. – Сама природа ставит над нами эксперимент».


Источник: В мире науки