Obrovské sopečné erupcie mohli udržať Zem v chlade celé generácie. Vedci ukázali, ako je to vôbec možné
Vedci zistili, že veľké sopečné erupcie mohli spúšťať ochladenie Zeme na celé stáročia. Kľúčovú úlohu pritom zohrával morský ľad a oceánske prúdy.
Posledných približne dvanásťtisíc rokov žijeme v holocéne, relatívne teplom období, ktoré nasledovalo po poslednej ľadovej dobe. Ani ono však nebolo pokojné. Počas holocénu prišlo približne dvadsaťdva výrazných chladných období, ktoré mohli trvať celé stáročia a sprevádzalo ich rozširovanie ľadovcov. Nová štúdia ukazuje na dôležitého hráča – veľké sopečné erupcie.
Alice Paine z Univerzity v Bazileji, ktorej výskum podporuje Švajčiarsky národný vedecký fond, spolu s medzinárodným tímom zozbierala údaje o 51 silných erupciách z celého holocénu.
Vedci dátumy erupcií porovnali s obdobiami, keď ľadovce výrazne postupovali. Viac ako 80 percent týchto glaciálnych postupov sa v rámci neistoty datovania prekrývalo aspoň s jednou veľkou erupciou na severnej pologuli.
Štúdia vyšla v časopise Nature Communications. Pri najväčších erupciách s magnitúdou M ≥ 7 autori výsledok preverili pomocou Monte Carlo simulácií. Takáto výrazná časová zhoda by pri náhodne rozložených udalostiach vznikla v menej než jednom percente prípadov.
Sopka už utíchla, no ochladzovanie sa ešte len rozbieha
Samotná zhoda ešte nevysvetľuje, ako môže krátky účinok sopky prerásť do storočí chladu.
Neprehliadni
Veľký výbuch dostane vysoko do atmosféry oxid siričitý, z ktorého vznikajú síranové aerosóly. Tie odrážajú časť slnečného žiarenia a povrch sa ochladí. Autori sa pri tomto mechanizme sústreďujú najmä na severnú pologuľu, kde sledovali prepojenie veľkých erupcií s rastom ľadovcov a zmenami v severnom Atlantiku. Ochladenie tam môže rozšíriť plochu morského ľadu. Čím väčšiu časť oceánu pokryje, tým viac slnečného žiarenia odrazí a zároveň obmedzí výmenu tepla medzi oceánom a atmosférou.
Ochladenie zasiahne aj atmosférickú cirkuláciu. Tropické dažďové pásmo ITCZ sa môže posunúť južnejšie, s ním sa menia zrážky, poloha jet streamu aj prenos tepla medzi pologuľami.
Morský ľad sa môže po erupcii rozšíriť už približne do jedného desaťročia. Pod ním sa mení teplota a slanosť vody aj podmienky, za ktorých sa voda ponára do hĺbky. To zasahuje oceánsku cirkuláciu, ktorá prenáša obrovské množstvo tepla.
Pri AMOC, teda Atlantickej meridionálnej cirkulácii, nejde o okamžité spomalenie. Krátko po erupcii sa môže časť severoatlantickej cirkulácie najskôr zosilniť. Neskôr ju však rast morského ľadu, zmeny slanosti a slabšie premiešavanie oceánu môžu utlmiť.
Paine mechanizmus prirovnáva k snehovej guli. Sopka ju uvedie do pohybu, no ďalej ju ženú procesy medzi ľadom, oceánom a atmosférou. Síranové aerosóly už môžu byť preč, klíma sa však nemusí hneď vrátiť do predchádzajúceho stavu.
Krátkodobé ochladenie po veľkých erupciách vedci poznajú dlho. Nová práca rieši, či môže niekoľko rokov vulkanického ochladenia spustiť zmeny, ktoré prežijú samotné aerosóly o celé desaťročia alebo storočia. Paleoklimatické záznamy podľa autorov takýto scenár podporujú.
Sopka sama nestačí. Rozhoduje, v akom stave je klíma
Nie po každom veľkom výbuchu musí nasledovať stáročné ochladenie. Veľa závisí od toho, v akom stave je klíma ešte pred erupciou.
Úlohu hrá rozsah morského ľadu, množstvo sladkej vody pritekajúcej do severného Atlantiku, slnečná aktivita aj dlhodobé zmeny množstva slnečnej energie dopadajúcej na Zem. Ak je klimatický systém už blízko väčšej zmeny, krátke ochladenie po erupcii ho môže posunúť ďalej.
Dobrým príkladom je chladná epizóda spred približne 8 200 rokov. Jej vznik sa dlho spájal najmä s veľkým prítokom sladkej vody z rozpadajúceho sa Laurentínskeho ľadového štítu do severného Atlantiku. Autori túto príčinu neodmietajú, tvrdia však, že sama nemusí vysvetliť celý priebeh udalosti.
Približne v tom čase vybuchli dve z najväčších známych erupcií holocénu vo vysokých zemepisných šírkach – Kurile Lake a Tao-Rusyr. Ľadové jadrá zachytili aj ďalší veľký sírový signál približne spred 8 600 rokov, ktorého pôvod zatiaľ nie je istý. Prvé známky ochladzovania sa v niektorých záznamoch objavujú už pred najstarším známym veľkým výlevom sladkej vody.
Atlantik vtedy dostával veľa sladkej vody z topiaceho sa ľadového štítu a klíma bola citlivá na ďalšiu zmenu. Potom prišlo niekoľko veľkých erupcií v relatívne krátkom čase. Vulkanizmus teda zrejme nebol jedinou príčinou ochladenia, mohol však celý proces zosilniť.
Tambora ukázala len začiatok toho, čo dokáže sopka spustiť
Pri sopečnom ochladení sa často spomína Tambora v dnešnej Indonézii, ktorá vybuchla v roku 1815. Nasledujúci rok sa zapísal do histórie ako „rok bez leta“. Ochladenie zasiahlo najmä severnú pologuľu, prinieslo neúrodu a v niektorých oblastiach aj hlad.
Paine upozorňuje, že tento prípad nemožno jednoducho prirovnať k stáročným chladným obdobiam holocénu. Pri Tambore bol výrazný priamy účinok vulkanických aerosólov. Pri dlhších epizódach mali po prvotnom ochladení pokračovať zmeny v morskom ľade, oceáne a atmosfére.
Nerozhoduje pritom iba sila výbuchu. Slabá erupcia nemusí dostať dostatok síry do vyšších vrstiev atmosféry. Pri extrémne mohutnom výbuchu sa môže erupčný stĺpec čiastočne zrútiť a veľká časť materiálu zostane nižšie. Dôležité je aj to, či po jednej erupcii nepríde v krátkom čase ďalšia.
Dnešná klíma môže na veľkú erupciu reagovať úplne inak
Na to zatiaľ vedci nemajú jednoznačnú odpoveď. Udalosti skúmané v štúdii sa odohrávali bez dnešného rozsahu ľudského vplyvu na atmosféru. Koncentrácia skleníkových plynov aj množstvo tepla uloženého v klimatickom systéme sú dnes inde než počas väčšiny holocénu.
Časť výskumníkov predpokladá, že meniaca sa klíma môže byť na prudké vonkajšie impulzy citlivejšia. Iní očakávajú, že ochladenie po veľkej erupcii by na pozadí súčasného otepľovania malo menší dlhodobý dosah.
Paine hovorí, že práve tu zostáva veľká medzera v poznatkoch. Štúdia nepredpovedá stáročnú zimu po ďalšej veľkej erupcii. Ukazuje však, že následky výbuchu sa nemusia skončiť spolu so síranovými aerosólmi. Ak erupcia zasiahne klimatický systém v citlivom stave, zmeny v oceáne a morskom ľade môžu pretrvať podstatne dlhšie.
