Fremtidige vulkanudbrud kan forårsage flere klimaforstyrrelser

Større vulkanudbrud i fremtiden har potentiale til at påvirke globale temperaturer og nedbør mere dramatisk end tidligere på grund af klimaændringer, ifølge en ny undersøgelse ledet af National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Studieforfatterne fokuserede på det katastrofale udbrud af Indonesiens Mount Tambora i april 1815, som menes at have udløst det såkaldte "år uden sommer" i 1816. De fandt ud af, at hvis et lignende udbrud fandt sted i år 2085, temperaturerne ville falde dybere, selvom det ikke er nok til at opveje den fremtidige opvarmning forbundet med klimaændringer. Den øgede afkøling efter et fremtidigt udbrud ville også forstyrre vandkredsløbet mere alvorligt, mindske mængden af ​​nedbør, der falder globalt.

Årsagen til forskellen i klimarespons mellem 1815 og 2085 er knyttet til havene, som forventes at blive mere lagdelt, efterhånden som planeten opvarmes, og derfor mindre i stand til at moderere klimapåvirkningerne forårsaget af vulkanudbrud.

"Vi opdagede, at havene spiller en meget stor rolle i at moderere, samtidig med at det forlænger, overfladeafkøling fremkaldt af 1815-udbruddet, " sagde NCAR-forsker John Fasullo, hovedforfatter af den nye undersøgelse. "Det vulkanske kick er netop det - det er et afkølingsspark, der varer i et år eller deromkring. Men havene ændrer tidsskalaen. De virker ikke kun for at dæmpe den indledende afkøling, men også for at sprede den ud over flere år."

Forskningen vil blive offentliggjort 31. oktober i tidsskriftet Naturkommunikation . Arbejdet blev delvist finansieret af National Science Foundation, NCAR's sponsor. Andre finansierere omfatter NASA og det amerikanske energiministerium. Studiets medforfattere er Robert Tomas, Samantha Stevenson, Bette Otto-Bliesner, og Esther Brady, hele NCAR, samt Eugene Wahl, af National Oceanic and Atmospheric Administration.

Et detaljeret kig på en dødbringende fortid

Mount Tamboras udbrud, den største i de sidste mange århundreder, spyede en enorm mængde svovldioxid ud i den øvre atmosfære, hvor det blev til sulfatpartikler kaldet aerosoler. Laget af lysreflekterende aerosoler afkølede Jorden, satte en kæde af reaktioner i gang, der førte til en ekstrem kold sommer i 1816, især på tværs af Europa og det nordøstlige Nordamerika. "Året uden sommer" får skylden for udbredt afgrødesvigt og sygdom, forårsager mere end 100, 000 dødsfald globalt.

For bedre at forstå og kvantificere klimaeffekterne af Mount Tamboras udbrud, og at udforske, hvordan disse virkninger kan variere for et fremtidigt udbrud, hvis klimaændringerne fortsætter på dens nuværende bane, forskergruppen henvendte sig til en sofistikeret computermodel udviklet af forskere fra NCAR og det bredere samfund.

Forskerne så på to sæt simuleringer fra Community Earth System Model. Den første blev taget fra CESM Last Millennium Ensemble Project, som simulerer Jordens klima fra år 850 til og med 2005, herunder vulkanudbrud i den historiske optegnelse. Det andet sæt, som forudsætter, at drivhusgasudledningen fortsætter uformindsket, blev skabt ved at køre CESM frem og gentage et hypotetisk Mount Tambora-udbrud i 2085.

De historiske modelsimuleringer afslørede, at to modsvarende processer hjalp med at regulere Jordens temperatur efter Tamboras udbrud. Da aerosoler i stratosfæren begyndte at blokere noget af solens varme, denne afkøling blev forstærket af en stigning i mængden af ​​jord dækket af sne og is, som reflekterede varme tilbage til rummet. På samme tid, havene fungerede som en vigtig modvægt. Efterhånden som havenes overflade afkøledes, det koldere vand sank, tillader varmere vand at stige og frigive mere varme til atmosfæren.

Da havene selv var afkølet betydeligt, aerosollaget var begyndt at forsvinde, lader mere af solens varme igen nå jordens overflade. På det tidspunkt, havet påtog sig den modsatte rolle, holde atmosfæren køligere, da havene er meget længere tid om at varme op igen end land.

"I vores modelkørsler, vi fandt ud af, at Jorden faktisk nåede sin minimumstemperatur året efter, da aerosolerne næsten var væk, " sagde Fasullo. "Det viser sig, at aerosolerne ikke behøvede at blive ved i et helt år for stadig at have et år uden sommer i 1816, siden da var oceanerne afkølet betydeligt."

Havene i et ændret klima

Da forskerne undersøgte, hvordan klimaet i 2085 ville reagere på et hypotetisk udbrud, der efterlignede Mount Tambora, de fandt ud af, at Jorden ville opleve en lignende stigning i landareal dækket af sne og is.

Imidlertid, havets evne til at moderere afkølingen ville blive reduceret væsentligt i 2085. Som følge heraf størrelsen af ​​Jordens overfladeafkøling kan være så meget som 40 procent større i fremtiden. Forskerne advarer om, imidlertid, at den nøjagtige størrelse er vanskelig at kvantificere, da de kun havde et relativt lille antal simuleringer af det fremtidige udbrud.

Årsagen til ændringen har at gøre med et mere lagdelt hav. Når klimaet opvarmes, havoverfladetemperaturer stiger. Det varmere vand ved havets overflade er så mindre i stand til at blande sig med det koldere, tættere vand nedenfor.

I modelkørslerne denne stigning i havets lagdeling betød, at vandet, der blev afkølet efter vulkanudbruddet, blev fanget ved overfladen i stedet for at blande sig dybere ned i havet, reducere den varme, der frigives til atmosfæren.

Forskerne fandt også ud af, at det fremtidige udbrud ville have en større effekt på nedbør end det historiske udbrud af Mount Tambora. Kølere havoverfladetemperaturer reducerer mængden af ​​vand, der fordamper til atmosfæren og, derfor, også mindske den globale gennemsnitlige nedbør.

Selvom undersøgelsen fandt, at Jordens reaktion på et Tambora-lignende udbrud ville være mere akut i fremtiden end tidligere, forskerne bemærker, at den gennemsnitlige overfladeafkøling forårsaget af udbruddet i 2085 (ca. 1,1 grader Celsius) ikke ville være nær nok til at opveje opvarmningen forårsaget af menneskeskabte klimaændringer (ca. 4,2 grader Celsius i 2085).

Medforfatter Otto-Bliesner sagde, "Klimasystemets reaktion på udbruddet i 1815 af Indonesiens Mount Tambora giver os et perspektiv på potentielle overraskelser for fremtiden, men med det twist, at vores klimasystem kan reagere meget anderledes."