✖


Jump to content

Вулканическая зима

Превращение диоксида серы в серную кислоту, которая быстро конденсируется в стратосфере с образованием мелких сульфатных аэрозолей.

Вулканическая зима — это снижение глобальной температуры, вызванное каплями серной кислоты, Земли ( увеличивающими солнечной отражение закрывающими Солнце и повышающими альбедо радиации) после большого, богатого серой, особенно взрывного извержения вулкана . Климатические эффекты в первую очередь зависят от количества выбросов SO 2 и H 2 S в стратосферу , где они реагируют с OH и H 2 O с образованием H 2 SO 4 в течение недели, и образующихся в результате H 2 SO 4. аэрозолей производят доминирующий радиационный эффект. Вулканические стратосферные аэрозоли охлаждают поверхность, отражая солнечную радиацию , и нагревают стратосферу, поглощая земную радиацию в течение нескольких лет. Более того, тенденция похолодания может быть еще более расширена за счет механизмов обратной связи атмосфера-лед-океан. Эти обратные связи могут продолжать поддерживать прохладный климат еще долгое время после того, как вулканические аэрозоли рассеются.

Физический процесс [ править ]

Взрывное извержение вулкана выбрасывает магматические материалы в виде вулканического пепла в атмосферу и газов. Хотя большая часть вулканического пепла оседает на землю в течение нескольких недель после извержения, воздействуя только на локальную территорию в течение короткого времени, выбрасываемый SO 2 может привести к образованию аэрозолей H 2 SO 4 в стратосфере. [1] [2] Эти аэрозоли могут окружить полушарие источника извержения за считанные недели и сохраняться со e временем затухания -складывания около года. В результате они оказывают радиационное воздействие, которое может продолжаться несколько лет. [3]

На последующее распространение вулканического облака в стратосфере и его влияние на климат сильно влияют несколько факторов, в том числе сезон извержения, [4] широта вулкана - источника, [5] и высота впрыска. [6] Если высота впрыска SO 2 остается ограниченной тропосферой, образующиеся аэрозоли H 2 SO 4 имеют время пребывания всего несколько дней из-за эффективного удаления через осадки. [6] Время жизни аэрозолей H 2 SO 4 в результате внетропических извержений короче, чем в результате тропических извержений, из-за более длительного пути переноса из тропиков к удалению через тропопаузу средних или высоких широт , но внетропические извержения усиливают воздействие на климат полушария. ограничивая аэрозоль одним полушарием. [5] Инъекции зимой также гораздо менее радиационно эффективны, чем инъекции летом при извержениях вулканов в высоких широтах, когда усиливается вынос стратосферных аэрозолей в полярных регионах. [4]

Предполагается, что знаменитая картина Мунка была вдохновлена ​​красным облаком вулканического аэрозоля над Осло, образовавшимся в результате извержения Аву в 1892 году.

Сульфатный аэрозоль сильно взаимодействует с солнечным излучением посредством рассеяния , вызывая замечательные атмосферные оптические явления в стратосфере. Эти явления включают солнечное затемнение , короны или кольца Бишопа , своеобразную сумеречную окраску и темные полные лунные затмения . [7] [8] Исторические записи, документирующие эти атмосферные явления, являются указаниями на вулканические зимы и относятся к периодам, предшествовавшим нашей эре . [9]

Наблюдения за приземной температурой после исторических извержений показывают, что нет никакой корреляции между размером извержения, представленным VEI или объемом извержения, и серьезностью похолодания климата. Это связано с тем, что размер извержения не коррелирует с количеством выброшенного SO 2 . [10]

Многолетние положительные отзывы [ править ]

Было высказано предположение, что охлаждающий эффект извержений вулканов может простираться за пределы первых нескольких лет и продолжаться от десятилетий до, возможно, даже тысячелетий. Предполагается, что это продолжительное воздействие является результатом механизмов положительной обратной связи, включающих динамику льда и океана, даже после того, как аэрозоли H 2 SO 4 рассеялись. [11] [12] [13]

В течение первых нескольких лет после извержения вулкана присутствие аэрозолей H 2 SO 4 может вызвать значительный охлаждающий эффект. Это похолодание может привести к повсеместному понижению снеговой линии , что приведет к быстрому расширению морского льда , ледяных шапок и континентальных ледников . В результате температура океана снижается, а альбедо поверхности увеличивается, что еще больше усиливает расширение морского льда, ледяных шапок и ледников. Эти процессы создают сильную положительную обратную связь, позволяя тенденции к похолоданию сохраняться в течение столетий или даже более длительных периодов времени. [12]

Было высказано предположение, что группа близко расположенных крупных извержений вулканов спровоцировала или усилила Малый ледниковый период . [14] Позднеантичный малый ледниковый период , [15] стадионы , [16] Младший Дриас , [17] события Генриха , [18] и мероприятия Dansgaard-Oeschger [19] через положительные обратные связи атмосфера-лед-океан.

Эффекты выветривания [ править ]

Временные рамки различных механизмов вулканического охлаждения климата

Выветривание достаточно большого объема быстро извергающихся вулканических материалов было предложено в качестве важного фактора цикла выветривания силикатов Земли , который длится во времени десятки миллионов лет. [20] Во время этого процесса выветренные силикатные минералы вступают в реакцию с углекислым газом и водой, в результате чего образуются карбонат магния и карбонат кальция . Эти карбонаты затем удаляются из атмосферы и задерживаются на дне океана. Извержение большого объема вулканического материала может усилить процессы выветривания , тем самым снижая уровень CO 2 в атмосфере и способствуя снижению глобальной температуры.

Быстрое внедрение крупных магматических провинций может вызвать быстрое снижение содержания CO 2 климата продолжительностью в несколько миллионов лет в атмосфере, что приведет к образованию ледникового . [21] [22] Ярким примером является стуртовское оледенение . [а] которое считается самым суровым и широко распространенным известным ледниковым явлением в истории Земли. Считается, что это оледенение было вызвано выветриванием извержения Большой магматической провинции Франклин . [22] [23]

Прошлые вулканические похолодания [ править ]

Реконструкция температуры на основе годичных колец , исторические записи пылевых завес и исследования ледяных кернов подтвердили, что некоторые из самых холодных лет за последние пять тысячелетий были напрямую вызваны массивными вулканическими выбросами SO 2 . [24] [25]

Похолодание в Северном полушарии наблюдается после крупных извержений вулканов, а температуры восстанавливаются по данным годичных колец. [26] [27]

Аномалии температуры в полушарии, возникающие в результате извержений вулканов, в основном реконструируются на основе данных по годичным кольцам за последние два тысячелетия . [б] [27] [28] [29] [30] Для более ранних периодов голоцена выявление морозных колец, совпадающих с большими шипами сульфатов ледяного ядра, служит индикатором суровых вулканических зим. [с] [31] Количественная оценка вулканического похолодания в далеком прошлом, во время последнего ледникового периода, стала возможной благодаря ежегодному разрешению δ. 18 О записи. [д] [32] Это неполный сборник заметных и последовательных похолоданий, которые были окончательно отнесены к вулканическим аэрозолям, хотя вулканы-источники аэрозолей редко идентифицируются.

Эпизоды похолодания в Северном полушарии определенно связаны с извержениями вулканов
Эпизод похолодания (CE/BCE) Извержения вулканов Аномалия пиковой температуры NH Примечания Ссылка.
1991–1993 1991 г., извержение горы Пинатубо. −0,5 К [33]
1883–1886 1883 г., извержение Кракатау. −0,3 К [34]
1809–1820 Таинственные извержения 1808 г. , извержение горы Тамбора 1815 г. −1,7 К Год без лета [27]
1453–1460 1452 г. - загадочное извержение северной широты , 1458 г. - загадочное извержение южного полушария. −1,2 К Приписывание извержения 1458 года кальдере Куваэ остается спорным. [27]
1258–1260 1257 г., извержение Самаласа. −1,3 К Самая крупная инъекция серы нашей эры. [27]
536–546 535 загадочных извержений северной широты, 540 загадочных тропических извержений −1,4 К Первая фаза позднеантичного малого ледникового периода. [15] [27]
−43–41 Окмок II −2–3 К [35]

Во время последнего ледникового периода на основе величин δ предполагаются вулканические похолодания, сравнимые с крупнейшими вулканическими похолоданиями в нашу эпоху (например, Тамбора, Самалас). 18 О, аномалии. [36] В частности, в период 12 000–32 000 лет назад пик δ 18 Аномалия охлаждения извержений превышает аномалию после крупнейших извержений нашей эры. [37] Одним из извержений последнего ледникового периода, привлекших значительное внимание, является извержение самого молодого туфа Тоба (YTT), которое вызвало бурные дебаты относительно его климатических последствий.

Тоба молодой Самый Туфф

Смотрите также: Теория катастрофы Тоба

Извержение YTT в кальдере Тоба , произошедшее 74 000 лет назад, считается крупнейшим из известных четвертичных извержений. [38] и на два порядка превышает объем магмы крупнейшего в истории извержения Тамборы. [39] Исключительная сила этого извержения вызвала продолжительные дебаты о его глобальном и региональном воздействии на климат.

Измерения концентрации сульфатов и изотопов в кернах полярного льда, взятые примерно 74 000 лет назад, выявили четыре атмосферных аэрозольных явления, которые потенциально можно отнести к YTT. [40] Расчетная нагрузка сульфатов в стратосфере для этих четырех событий колеблется от 219 до 535 миллионов тонн, что в 1–3 раза больше, чем при извержении Самаласа в 1257 году нашей эры. [41] Модели глобального климата моделируют пиковое среднее глобальное похолодание от 2,3 до 4,1 К для такого количества изверженных сульфатных аэрозолей, и полное восстановление температуры не произойдет в течение 10 лет. [42]

Однако эмпирические данные об охлаждении, вызванном YTT, неоднозначны. YTT совпадает с наступлением Гренландского стадиона 20 (GS-20), для которого характерен 1500-летний период похолодания. [43] ГС-20 считается самым изотопно экстремальным. [44] и самый холодный стадион, [45] а также самый слабый азиатский муссон , [46] за последние 100 000 лет. Этот момент заставил некоторых задуматься о связи между YTT и GS-20. [47] [48] Стратиграфическое положение YTT по отношению к переходу GS-20 предполагает, что стадиал произошел бы без YTT, поскольку похолодание уже шло. [49] [50] Существует вероятность, что YTT способствовал окончанию GS-20. [50] [51] В Южно-Китайском море наблюдается похолодание на 1 К в течение 1000 лет после отложения YTT. [52] в то время как Аравийское море не оказывает заметного воздействия. [53] В Индии и Бенгальском заливе над слоем пепла YTT наблюдаются начальное похолодание и длительное высыхание. [45] но утверждается, что эти изменения окружающей среды происходили уже до YTT. [54] Отложения озера Малави не предоставляют доказательств, подтверждающих вулканическую зиму в течение нескольких лет после извержения YTT. [55] [56] [57] но разрешение отложений подвергается сомнению из-за их перемешивания. [58] Прямо над слоем YTT в озере Малави имеются свидетельства 2000-летней мегазасухи и периода похолодания. [59] Ледяные керны Гренландии указывают на 110-летний период ускоренного охлаждения сразу после вероятного аэрозольного явления YTT. [60]

Стуртовское оледенение [ править ]

Усиленное выветривание базальтов континентальных паводков, которые извергались незадолго до начала стуртского оледенения 717 миллионов лет назад, признано спусковым крючком самого сильного оледенения в истории Земли. [23] [22] [21] В этот период температура поверхности Земли повсеместно упала ниже точки замерзания воды. [61] и лед быстро распространился от низких широт к экватору , охватив весь мир. [62] Это оледенение длилось почти 60 миллионов лет, с 717 по 659 миллионов лет назад. [63]

Геохронология датирует быстрое размещение 5 000 000 км2. 2 (1 900 000 квадратных миль) Большая магматическая провинция Франклин всего за 1 миллион лет до начала стертианского оледенения. [23] Множество крупных магматических провинций площадью 1 000 000 км. 2 (390 000 квадратных миль) также были расположены на Родинии между 850 и 720 миллионами лет назад. [64] [65] Выветривание огромного количества свежих мафических материалов вызвало стремительное охлаждение и обратную связь с альбедо льда через 1 миллион лет. Химический изотопный состав показывает массивный поток выветрившихся недавно изверженных материалов, попадающих в океан, что совпало с извержениями крупных магматических провинций. [66] [67] Моделирование показывает, что повышенная устойчивость к погодным условиям привела к падению содержания CO 2 в атмосфере примерно на 1320 частей на миллион и похолоданию глобальной температуры на 8 К, что спровоцировало самый необычный эпизод изменения климата в геологической летописи. [68]

Влияние на жизнь [ править ]

Дополнительная информация: извержение горы Пинатубо в 1991 г. § Влияние на сельское хозяйство.
супервулкана озеро Кальдера Тоба.

Причины узкого места в популяциях – резкое сокращение популяции вида , за которым сразу же следует период большой генетической дивергенции ( дифференциации ) среди выживших – некоторые исследователи связывают с вулканическими зимами. Такие события могут уменьшить популяцию до «достаточно низкого уровня, чтобы эволюционные изменения, которые происходят гораздо быстрее в небольших популяциях, привели к быстрой дифференциации популяций». [69] Из-за узкого места озера Тоба многие виды продемонстрировали огромные последствия сужения генофонда, и Тоба, возможно, сократил человеческую популяцию до 15 000–40 000 или даже меньше. [69]

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ Стуртианское оледенение спорно называют « Землей-снежком ».
  2. ^ Каждая реконструкция приводит к разной степени вулканического охлаждения.
  3. ^ Повреждение от заморозков означает редкое явление падения температуры ниже нуля в течение вегетационного периода .
  4. ^ д 18 Запись O является показателем местных температур.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Робок 2000 , с. 193.
  2. ^ Коул-Дай 2010 , стр. 825.
  3. ^ Робок 2000 , с. 214.
  4. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Яковино и др. 2016 , с. 8.
  5. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Тухи и др. 2019 , с. 100.
  6. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Коул-Дай 2010 , стр. 825–826.
  7. ^ Робок 2000 , стр. 194–197.
  8. ^ Гийе и др. 2023 , с. 90.
  9. ^ Бэйли 1991 , стр. 238–242.
  10. ^ Шмидт и Блэк 2022 , с. 628.
  11. ^ Робок 2000 , с. 209.
  12. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Чжун и др. 2011 , стр. 2373.
  13. ^ Бальдини, Браун и МакЭлвейн, 2015 , с. 1.
  14. ^ Миллер и др. 2012 , с. 1.
  15. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Бюнтген и др. 2016 , с. 1.
  16. ^ Бэй, Брамолл и Прайс 2004 , стр. 6344–6345.
  17. ^ Бальдини и др. 2018 , стр. 974–977.
  18. ^ Балдини, Браун и МакЭлвейн, 2015 , стр. 2–5.
  19. ^ Ломанн и Свенссон, 2022 , стр. 2033–2037.
  20. ^ Джонс и др. 2016 , стр. 14–16.
  21. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Годдерис и др. 2003 , с. 1.
  22. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Кокс и др. 2016 , с. 89.
  23. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Пу и др. 2022 , с. 1.
  24. ^ Сигл и др. 2015 , с. 5.
  25. ^ Salzer & Hughes 2007 , стр. 61–63.
  26. ^ Сил и др. 2021 .
  27. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Гийе и др. 2020 .
  28. ^ Уилсон и др. 2016 , стр. 11–12.
  29. ^ Шнайдер и др. 2015 , стр. 4560–4561.
  30. ^ Бюнтген и др. 2021 , стр. 5–6.
  31. ^ ЛаМарш и Хиршбёк 1984 , с. 121.
  32. ^ Ломанн и др. 2023 , с. 1.
  33. ^ Соден и др. 2002 , с. 728.
  34. ^ Рампино и Селф 1982 , с. 132.
  35. ^ МакКоннелл и др. 2020 , с. 3.
  36. ^ Ломанн и др. 2023 , с. 10.
  37. ^ Ломанн и др. 2023 , с. 11.
  38. ^ Чеснер и др. 1991 , с. 200.
  39. ^ Чеснер и др. 1991 , с. 202.
  40. ^ Свенссон и др. 2013 , с. 755.
  41. ^ Лин и др. 2023 , с. 5.
  42. ^ Блэк и др. 2021 , с. 3.
  43. ^ Крик и др. 2021 , стр. 2130–2132.
  44. ^ Свенссон и др. 2013 , с. 760.
  45. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Уильямс и др. 2009 , с. 295.
  46. ^ Вы и др. 2019 , стр. 1.
  47. ^ Зелински и др. 1996 , с. 840.
  48. ^ Polyak, Asmerom & Lachniet 2017 , p. 843.
  49. ^ Зелински и др. 1996 , стр. 839–840.
  50. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Крик и др. 2021 , с. 2119.
  51. ^ Менкинг и др. 2022 , с. 5.
  52. ^ Хуанг и др. 2001 , с. 3915.
  53. ^ Шульц и др. 2002 , с. 22.
  54. ^ Петралья и др. 2012 , с. 119.
  55. ^ Лейн, Чорн и Джонсон 2013 , с. 8025.
  56. ^ Джексон и др. 2015 , с. 823.
  57. ^ Йост и др. 2018 , с. 75.
  58. ^ Амвросий 2019 , стр. 183–185.
  59. ^ Амвросий 2019 , стр. 187–188.
  60. ^ Лин и др. 2023 , с. 7.
  61. ^ Хоффман и др. 2017 , с. 2.
  62. ^ Лан и др. 2014 , с. 401.
  63. ^ Митчелл и др. 2019 , с. 381.
  64. ^ Кокс и др. 2016 , с. 91.
  65. ^ Лу и др. 2022 , с. 1.
  66. ^ Руни и др. 2014 , с. 55.
  67. ^ Кокс и др. 2016 , стр. 92–94.
  68. ^ Доннадье и др. 2004 , стр. 303.
  69. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Берроуз, Уильям Джеймс (2005). Изменение климата в доисторические времена: конец правления хаоса, Cambridge University Press, стр. 139 ISBN   978-0521824095

Источники [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Поищите информацию о вулканической зиме в Викисловаре, бесплатном словаре.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Volcanic_winter&oldid=1214745234"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5a609bc679eced9785bb6de865b8837b__1710961260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5a/7b/5a609bc679eced9785bb6de865b8837b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Volcanic winter - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)