Sprengigosið er svo kraftmikið að það sést úr geimnum. Eldfjallið Pinatubo á Filippseyjum spýr hrauni, ösku og gasi allt að 40 km upp í gufuhvolfið. Í sprengingunni farast meira en 350 manns en skriðuföll og sjúkdómar sem breiðast út meðal þeirra sem tekst að bjarga, hækka dánartöluna í yfir 700.
En svo verður allt kyrrt, ámóta snögglega og það hófst. Hinum staðbundnu afleiðingum er lokið, glóandi hraunstraumar stöðvast og gjóskuhaugarnir hætta að stækka. En á heimsvísu eru afleiðingarnar rétt að hefjast.
Gosið varð 15. júní 1991 og hjá NASA er áætlað að á næstu 15 mánuðum hafi hiti á heimsvísu lækkað um 0,6 gráður vegna gossins. Ekkert eldgos hefur haft svo mikil áhrif á loftslag síðustu 100 árin. Um leið myndar þetta gos töluverða undirstöðu þegar reynt er að meta kælandi áhrif stórgosa á loftslag á hnettinum.
5 gráðum kaldara getur orðið um árabil eftir mjög stórt gos
Gosið í Pinatubo var langt frá því að vera meðal stærstu eldgosa en vísindamenn óttast að bæði gos í þeim stærðarflokki og enn stærri gos geti valdið hamförum í framtíðinni. Í nýrri rannsókn sem birt er í tímaritinu Nature, sýna sex breskir vísindamenn fram á að sú hnattræna hlýnun sem nú er í gangi geti aukið á kælingu af völdum eldgosa, svo mótsagnakennt sem það kann að virðast.
Vísindamennirnir meta það svo að ámóta gos og í Pinatubo geti í enn hlýrra loftslagi kælt hnöttinn um eina gráðu að meðaltali um eitthvert árabil og enn stærri gos gætu nánast jafngilt kæliskápsvist þar eð meðalhiti gæti lækkað um heilar 4-5 gráður.
Þegar eldfjallið Pinatubo á Filippseyjum gaus árið 1991 lækkaði það hitastig jarðar um 0,6 gráður. Ef eldfjallið gýs í þegar veðurfar er hlýrra verður kólnunin áberandi meiri.
Í heimi sem þarf að fást við stöðugt vaxandi hlýnun kann kæling að virðast einkar heppileg en svo er þó alls ekki.
Dropar endurkasta ljósi
Kælingaráhrif eldgosa stafa af því að brennisteinstvíildi sem berst upp í lofthjúpinn myndar efnasambönd með vatnsgufu og súrefni og mynda fíngerða brennisteinssýrudropa. Þessir dropar endurkasta sólarljósinu og beina því aftur út í geiminn.
Til að brennisteinssýrudroparnir hafi varanleg áhrif á loftslag þarf gosið að vera nógu kröftugt til að spýta þeim alla leið upp í heiðhvolfið sem tekur við í 8-16 km hæð – mismunandi eftir breiddargráðum. Einungis meiriháttar eldgos gera það að einhverju ráði.
Eldfjöll gefa frá sér brennisteinstvíildi og í andrúmsloftinu myndast litlir brennisteinssýrudropar sem endurkasta sólarljósi út í geiminn.
Neðsta lag gufuhvolfsins, veðrahvolfið, er bæði hlýtt og rakt. Í þessu lagi eru 99% allrar vatnsgufu lofthjúpsins og það er hér sem hvers kyns veður ráða ríkjum. Haldist brennisteinssýran niðri í veðrahvolfinu verður hún fórnarlamb veðrakerfa og vinda og skolast til jarðar með regni á fáeinum vikum. Uppi í heiðhvolfinu er þurrt og kalt og þar getur brennisteinssýra viðhaldist í 5-10 ár.
Í niðurstöðum sínum í Nature sýna jarðeðlisfræðingurinn Thomas J. Aubry og félagar hans fram á að með hnattrænni hlýnun hækka skilin milli veðrahvolfs og heiðhvolfs. Þetta þýðir að kælingaráhrif smærri og miðlungsöflugra gosa verða minni vegna þess að brennisteinssýrudroparnir ná fæstir upp í heiðhvolfið.
En rannsóknin sýnir líka að gosstrókurinn frá öflugum eldgosum teygir sig hærra og því mun hátt hlutfall brennisteinssýrudropanna ná upp í heiðhvolfið. Og þar eð hnattræn hlýnun veldur jafnframt öflugra loftstreymi í heiðhvolfinu en áður, lyftast þessir dropar enn hærra en fyrr og dreifast því yfir meiri víðerni, jafnvel allan hnöttinn.
Stórar eldstöðvar stækka
Þegar eldstöðvar þeyta brennisteinssýrudropum upp í lofthjúpinn kólnar í veðri. Hnattræn hlýnun færir mörk heiðhvolfsins ofar. Það dregur úr áhrifum smærri gosa en stórgos valda meiri skaða.
Lítil gos í núverandi loftslagi
Hluti brennisteinssýrudropanna í litlum og meðalstórum gosum nær nú alla leið upp í heiðhvolfið. Þessir úðadropar endurkasta sólarljósinu og kæla þannig lofthjúpinn um fáeina tíundu hluta úr gráðu.
Lítil gos í 6 gráðum hlýrra lofti
Í 6 gráðum hlýrri framtíð lyftast mörk heiðhvolfsins um 1.500 metra þannig að miklu minna af brennisteinssýru kemst upp í heiðhvolfið. Þetta minnkar kælingu af völdum lítilla gosa um 75%.
Stórgos í núverandi loftslagi
Stórgos eru fátíð en hafa mikil áhrif á loftslag. Margir þeirra brennisteinssýrudropa sem berast frá eldstöðinni ná nefnilega upp fyrir neðri mörk heiðhvolfsins þar sem þeir geta valdið kólnun frá 0,5 upp í 4 gráður.
Stórgos í 6 gráðum hlýrra lofti
Neðri mörk heiðhvolfsins hafa færst upp en hlýnunin hækkar einnig gosmökkinn og því nær mikið af brennisteinssýru upp í heiðhvolfið. Þar er orðið meira loftstreymi, droparnir berast víðar og valda meiri kólnun.
Stórar eldstöðvar stækka
Þegar eldstöðvar þeyta brennisteinssýrudropum upp í lofthjúpinn kólnar í veðri. Hnattræn hlýnun færir mörk heiðhvolfsins ofar. Það dregur úr áhrifum smærri gosa en stórgos valda meiri skaða.
Lítil gos í núverandi loftslagi
Hluti brennisteinssýrudropanna í litlum og meðalstórum gosum nær nú alla leið upp í heiðhvolfið. Þessir úðadropar endurkasta sólarljósinu og kæla þannig lofthjúpinn um fáeina tíundu hluta úr gráðu.
Lítil gos í 6 gráðum hlýrra lofti
Í 6 gráðum hlýrri framtíð lyftast mörk heiðhvolfsins um 1.500 metra þannig að miklu minna af brennisteinssýru kemst upp í heiðhvolfið. Þetta minnkar kælingu af völdum lítilla gosa um 75%.
Stórgos í núverandi loftslagi
Stórgos eru fátíð en hafa mikil áhrif á loftslag. Margir þeirra brennisteinssýrudropa sem berast frá eldstöðinni ná nefnilega upp fyrir neðri mörk heiðhvolfsins þar sem þeir geta valdið kólnun frá 0,5 upp í 4 gráður.
Stórgos í 6 gráðum hlýrra lofti
Neðri mörk heiðhvolfsins hafa færst upp en hlýnunin hækkar einnig gosmökkinn og því nær mikið af brennisteinssýru upp í heiðhvolfið. Þar er orðið meira loftstreymi, droparnir berast víðar og valda meiri kólnun.
Í hlýrra loftslagi myndast líka fleiri en smærri brennisteinssýrudropar. Smærri dropar hafa í heildina öflugri speglunaráhrif því yfirborð þeirra er stórt í hlutfalli við rúmmálið.
Smáir dropar haldast líka lengur á lofti og að samanlögðu valda þessi tvennskonar áhrif meiri kælingu.
Kælingin verður 60% meiri
Í rannsókn sinni tengdu vísindamennirnir saman tölvulíkön af áhrifum eldgosa og loftslagslíkan sem reiknar bæði með afleiðingum gróðurhúsalofttegunda og úðadropa í lofti, þar á meðal hinna fíngerðu brennisteinssýrudropa.
Eftir athuganir sínar á niðurstöðum þessara reiknilíkana álíta vísindamennirnir að loftslagsáhrif þeirra stóru eldgosa sem verða á jörðinni einu sinni til tvisvar á hverri öld, verði 15% verri viðfangs. Það virðist svo sem ekki mjög mikið en í margháttuðu annars konar samspili milli loftslagsbreytinga og eldgosa verður niðurstaðan nokkuð illvíg loftslagsblanda.
Í grein sem birtist í Nature 2017 komust sex bandarískir vísindamenn, undir forystu veðurfræðingsins Johns Fasullo, að þeirri niðurstöðu að hnattræn hlýnun muni leiða af sér aukna lagskiptingu í heimshöfunum. Það verður því minni blöndun milli yfirborðs og botnlaga sjávar í framtíðinni.
LESTU EINNIG
Þegar eldgos leiðir til kólnunar í lofti, kólnar yfirborð sjávar líka. Sjór sem þannig kólnar sekkur og í stað hans kemur hlýrri sjór úr næstu lögum fyrir neðan en í framtíðinni verður þessi eðlilega leiðrétting erfiðari. Loftslagsfræðingarnir sex áætla að aukin lagskipting í höfunum muni auka áhrif kólnunar um 40%.
Thomas J. Aubry og félagar hans hafa líka reynt að taka áhrif sjávar inn í reikningsdæmi sitt. Niðurstaða þeirra er sú, að kæling af völdum stórs eldgoss aukist um 60% þegar þetta tvennt leggst á eitt.
Þetta þýðir að áhrif af eldgosi eins og Pinatubo verði ekki einungis 0,6 gráður, heldur nær heilli gráðu. Stærri gos munu hafa miklu meiri áhrif.
Gos olli hungursneyð
Fyrir rúmum tveimur öldum fékk mannkynið að sjá framan í áhrif alvörukælingar af völdum eldgoss.
Þann 10. febrúar 1815 gaus eldstöðin Tambora í Indónesíu og spúði um 100 milljónum tonna af brennisteinssýru upp í lofthjúpinn. Næstu mánuði og ár lækkaði meðalhitinn um einmitt eina gráðu eða nálægt því.
Eldgos kostaði heilt sumar
Stórgos í fjallinu Tambora í Indónesíu árið 1815 olli mestu loftslagsbreytingum á seinni tímum. Mestur kuldi ríkti árið eftir, enda varð það þekkt sem sumarlausa árið bæði í Evrópu og Bandaríkjunum. Kortið sýnir hitabreytingar á meginlandinu og Bretlandseyjum sumarið 1816.
Áhrifin urðu víðtæk. Í Evrópu brást uppskeran og víða í álfunni leiddi það til verstu hungursneyðar á 19. öld. Í norðurhluta Kína drápust tré, matjurtir og húsdýr úr kulda. Og í Suðvestur-Asíu færðust monsúnvindar í aukana og ollu miklum flóðum sem aftur ollu stórum kólerufaraldri.
Jarðeðlisfræðingar geta litið aftar í söguna og fundið langtum verri stórgos. Áhrif þeirra má sjá í ískjörnum úr Grænlandsjökli og íshellu Suðurskautslandsins. Úr slíkum borkjörnum má lesa nokkuð nákvæmar upplýsingar um loftslag á þeim tíma sem ísinn myndaðist.
LESTU EINNIG
Það er ekki síst gosið í Okmok-öskjunni á Umnak-eyju út af Alaska árið 43 f.Kr. sem stingur í augu. Gosið leiddi af sér einhver allra köldustu ár sem komið hafa á norðurhveli jarðar eftir að ísöldinni lauk fyrir 11-12 þúsund árum. Rannsóknir hafa sýnt að árið 43 f.Kr. var það næstkaldasta og árið eftir hið áttunda kaldasta síðustu 2.500 ár. Þegar athugun ískjarna er borin saman við mælingar á aldursgreindum vaxtarhringum í trjám sem uxu í Skandinavíu kemur í ljós að kólnunin hefur verið þrjár gráður árið 43 f.Kr. og 2,5 gráður árið eftir.
Þegar þær loftslagsbreytingar sem nú standa yfir eru teknar með í reikninginn, sést að gos á stærð við Okmok-gosið gæti á Norðurlöndum valdið snöggri kólnun um 3-5 gráður um nokkurra ára skeið. Það dugar vel til að eyðileggja bæði vistkerfi og landbúnað.
Eldgos skilja eftir sig ummerki í ískjörnum. Í borkjörnum frá Grænlandi og Suðurskautslandinu geta vísindamenn greint eldgos fyrri tíma.
Rannsóknir sýna ennfremur að hnattræn hlýnun getur flýtt fyrir eldgosum og gosum gæti því snarfjölgað. Breski jarðfræðingurinn Bill McGuire hefur sýnt fram á að eldvirkni er 2-6 algengari þegar verulegar loftslagsbreytingar standa yfir en þegar loftslagið er stöðugt.
Bráðnun eykur magnið
McGuire hefur m.a. rannsakað eldstöðvar hér á Íslandi og við Miðjarðarhaf. Á þessum slóðum var eldvirkni í hámarki frá því fyrir um 17.000 árum þar til fyrir um 6.000 árum. Á þessum tíma var íshella ísaldar að hopa og bráðinn ís flæddi út í sjó þannig að yfirborð heimshafanna hækkaði um 100 metra.
Ástæða aukinnar gostíðni var ekki síst sú að bráðnun jöklanna létti þrýstingi af jarðskorpunni. Við það lækkar bræðslumark hraunkviku með þeim afleiðingum að kvikumagn eykst sem aftur eykur enn fremur líkur á eldgosum.
Þetta skiptir auðvitað máli í tengslum við hnattræna hlýnun. Mælingar GRACE-gervihnattarins sem skotið var á loft 2002, hafa sýnt að Grænlandsjökull rýrnar árlega um 100-550 milljarða tonna.
Loftslagsbreytingar valda öflugri sprengigosum
Eldgos hafa áhrif á loftslag en áhrifa gætir líka í hina áttina. Hnattræn hlýnun getur fjölgað eldgosum og jafnframt standa áhrif þeirra yfir lengur en áður.
Regn veldur sprengigosi
Í hlýrri lofthjúp verður úrkoma ákafari. Regnvatn getur komist niður í kvikuhólf gegnum rifur og sprungur. Þar niðri verður vatnið að gufu sem eykur þrýsting og getur brotist út í öflugu gosi.
Bráðnun jökla minnkar þrýsting
Þegar jökulhetta bráðnar léttir það þrýstingi af jarðskorpunni, t.d. yfir eldstöðvum á Suðurskautslandinu. Lægri þrýstingur lækkar bræðslumark hraunkvikunnar og magnið eykst. Það margfaldar líkur á gosi.
Lagskipting sjávar viðheldur kulda
Stór gos kæla yfirborð sjávar en hnattræn hlýnun veiklar hringrás sjávar þannig að hlý og köld sjávarlög myndast. Kældur yfirborðssjór sekkur því síður niður í djúpin.
Bráðnun jökla getur reyndar flýtt fyrir gosum með öðru móti en bara því að auka kvikumagnið.
Þungi jöklanna á sinn þátt í að halda jafnvægi í kvikuhólfum. Þegar þeir bráðna og létta á þrýstingi losna ýmsar gastegundir sem við háan þrýsting sitja fastar í kvikunni sjálfri.
Þegar þessi efni taka á sig gufuform eykst þrýstingur í kvikuhólfinu aftur og á sprengihraða. Þetta hefur svipuð áhrif og þegar gosflaska er hrist svo harkalega að tappinn smellur af.
LESTU EINNIG
Leysingarvatn eða mikið af regnvatni getur haft svipuð áhrif, þegar það seytlar um rifur niður í kvikuhólfið og gufar þar strax upp. Hnattrænni hlýnun fylgir einmitt aukin úrkoma sums staðar á hnettinum.
Dottandi eldstöðvar
Nú hafa vísindamenn sem sagt í höndunum alveg nýja þekkingu á mögulegum kuldahrolli sem gæti læst sig um hnöttinn af völdum eldgosa.
Listinn yfir þær eldstöðvar sem helst þyrfti að fylgjast með er langur. Hitt er þó verra að margar þeirra allra hættulegustu höfum við ekki svo mikið sem heyrt nefndar. Þær eldstöðvar sem spúa upp allra kröftugustu gosunum gjósa nefnilega mjög sjaldan en láta ekkert á sér bæra og safna kröftum þess á milli.
11 þeirra eldfjalla sem líklegust eru til að hafa mikil loftslagsáhrif með stórgosi eru í Evrópu.
Þrír bandarískir jarðfræðingar beindu sjónum að þessu vandamáli með grein í tímaritinu Geosphere árið 2018. Þar reyna þeir að sigta út þær eldstöðvar sem líklegastar má telja til að nái upp á sjöunda stig af þeim átta sem svonefndur VEI-kvarði nær yfir og er nokkurs konar Richterkvarði eldgosanna.
VEI stendur fyrir „Volcano Explosivity Index“ og mælir orkulosun í eldgosum. Eins og Richterkvarðinn er VEI lógaritmískur kvarði og hvert stig táknar tíföldun á orkulosun.
Gos sem mælast 7 á VEI-kvarðanum verða tvisvar til þrisvar á hverjum þúsund árum þegar loftslag helst stöðugt – og því sennilega oftar á tímum loftslagsbreytinga eins og nú er. Svo stór gos hafa gríðarlegar afleiðingar – allt frá glóandi hraunfljótum í grennd við gosið og til mikillar kólnunar í allt að 10.000 km fjarlægð.
Eldgos eru verst í nálægð en ná líka langt
Í upphafi er eyðileggingarmátturinn mikill í nálægð við eldgosið. Á vikum og mánuðum dreifist eyðileggingin yfir sífellt stærra svæði og árum saman munu stórir hlutar jarðar finna fyrir afleiðingum gossins.
Dagar: Glóheitt hraun og gjóska eyða öllu
Þegar efni í gossúlunni falla niður myndast eldheitir kvikustraumar eða gjóskuskriður. Hitinn getur verið 400-800 gráður og eitraðar lofttegundir eru líka á ferð. Hraun eða gjóska úr stórgosi getur hulið marga ferkílómetra á skömmum tíma.
Vikur: Hús falla undan öskufargi.
Í 100 km fjarlægð frá stórgosi fellur þykkt öskulag yfir allt. Askan verður svo þung að jafnvel traustbyggð hús falla saman. Fólk hefur líka kafnað í miklu öskufalli. Ógerlegt getur orðið að flytja fólk milli staða.
Mánuðir: Gosagnir menga loftið
Smásæjar öskuagnir og eitrað gas berast langar leiðir fyrir vindi og menga loft, drykkjarvatn og matvæli í 1.000 km fjarlægð. Fíngerð aska veldur öndunarerfiðleikum og stíflar síur í ökutækjum, verksmiðjum og orkuverum.
Ár: Brennisteinssólhlíf kælir hnöttinn
Í stórum gosum geta léttar efnis- og gaseindir sem eldstöðin spýtir alla leið upp í heiðhvolfið, valdið því að hitastigið lækki um nokkrar gráður. Slík kæling getur staðið yfir árum saman og fært okkur harðari vetur víða á hnettinum.
Síðasta risagos var einmitt Tamboragosið fyrir 200 árum. Í slíku gosi spýr eldstöðin ríflega 100 rúmkílómetrum af gosefnum, þar af ríflega 60 milljónum tonna af brennisteini.
Fyrsti afrakstur jarðfræðinganna þriggja er listi yfir sex skilyrði þess að eldstöð teljist líkleg til að gjósa af krafti upp á 7 á VEI-kvarðanum. Meðal skilyrðanna er að eldstöðin hafi áður gosið af slíkum krafti, svo og að kvikugerðin hafi mikinn sprengikraft.
Eldstöðvar sem uppfylla skilyrðin reynast vera vel á annað hundrað og af þeim eru 11 í Evrópu. Einkum er þær að finna á brotabeltinu milli Evrópu og Afríkuflekanna – í Tyrklandi, Grikklandi og Ítalíu og þekktastar eru Santorini og Kos.
Gríska ferðamannaeyjan Santorini er leifar risavaxins eldgoss. Í dag er eldfjallið í dvala, en vísindamenn eru með það á lista yfir þau eldfjöll þar sem eldgos sem gæti haft mikil áhrif á loftslagið.
Almenningur hefur um þessar mundir mestar áhyggjur af afleiðingum hækkandi hitastigs en þótt það virðist mótsagnakennt höfum við líka ástæðu til að óttast kælingu því hitalækkun sem leitt getur af stóru eldgosi verður allt annað og meira en svalandi andblær.
Bæði samfélagið og náttúran reyna stöðugt að laga sig að breyttum aðstæðum. Við reynum t.d. að rækta aðrar matjurtir og bæði dýr og plöntur færa sig nær pólunum. Ekki síst af þessum ástæðum myndi skyndileg og mikil kæling verða mikið reiðarslag, bæði fyrir landbúnað og vistkerfi.
Ef Okmok-gosið 43 f.Kr. gefur leiðbeiningar um það sem kann að vera í vændum, má reikna með stórfelldum afleiðingum af kælingunni. Gosið olli uppskerubresti við Miðjarðarhafið og sumir telja að það hafi þannig átt sinn þátt í aðdragandanum að falli Rómarveldis og jafnvel valdið endalokum síðustu egypsku konungsættarinnar.
