Vulkánkitörések éghajlat-módosító hatása

A vulkáni kitörés ereje 15 kilométeres magasságba is képes kilökni a kráterből a port és a gázokat, amelyek gőzzé változnak, és az erős szél széthordja az egész fölgolyón. Ez a pára hónapokig, sőt évekig is útját állhatja a napsugaraknak, és ily módon erősen befolyásolja az időjárást.

A légkör kutatói józan tárgyilagossággal képesek megítélni azt a színpompás tűzijátékot, amely egy-egy vulkánkitörés után tiszta időben távoli földrészek egén esténként lejátszódik. A vörösen izzó napkorong először lila, azután sárga, végül narancsszínű párában nyugszik le, és az alkonyi fény még sokáig világít a láthatáron. A légkörkutatók szerint a jelenség oka a levegőrétegek fokozott optikai sűrűsége. Bizonyos hullámhosszok fénysugarai fokozottan törnek meg és szóródnak, ennek köszönhetők a csodálatos naplementék.

A magasabb légrétegek változásai napközben is megfigyelhetők, erre utal például a napkorongot körülvevő pirosas-barnás kör. A szakértők ezt a jelenséget egy Sereno Bishop nevű misszionárius után Bishop-gyűrűnek nevezik. A misszionárius Hawaii szigetén élt, és a Krakatau 1883-as kitörését követően ő figyelte meg és írta le elsőként ezt a jelenséget.

Felvonóval a sztratoszférába

A nagy vulkánkitörések úgy tudják fokozni a magasabb légrétegek optikai sűrűségét, hogy kitörési felhőjük segítségével finom port és gázokat – elsősorban vízgőzt és kéngázt, de szén-dioxidot, klórt és fluorvegyületeket is – „injekcióznak” a levegőbe. A részecskék, mint valami felvonón, nagy sebességgel jutnak a légkörbe. Először áthaladnak a 10-15 kilométer vastag troposzférán, a meteorológiai jelenségek színterén. A vízgőz egy része ebben a rétegben kondenzálódik, ezért a nagy kitöréseket gyakran kísérik viharos esőzések. Ami nem tűnik el a troposzférában, az eljut a sztratoszféráig. A sztratoszféra az a nagyon ritka levegőjű, hideg, felhőtlen, mindig napos réteg, amely a Földet 40-50 kilométeres magasságban körülveszi.

Az erupciós felhők kéngázai e részben már útban a magasabb légrétegek felé átalakulnak, de legkésőbb, amikor odaérkeznek. A napsugárzás hatására vízgőzzel és oxigénnel keveredve 70 százalékos kénsavvá alakulnak, és aerosolpermetként, finom ködként sokáig a sztratoszférában maradnak. A por viszont 10-15 napon belül visszahullik a Földre. Csak a legapróbb, az egy mikrométernél, azaz a milliméter ezredrészénél kisebb szemcsék maradnak, és alkotják a kénsavcseppecskékkel együtt a párát, amelyet a sztratoszférában az erős szél azután széthord az egész Földön.

Az El Chichon gőzfátyla

A dél-mexikói El Chichon 1982. tavaszi kitörése volt a bizonyíték, milyen gyorsan oszlik szét a sztratoszférában a gőzfátyol. A tűzhányó több mint 600 éves álmából ébredt, és ennek megfelelő erővel szabadult meg a benne felgyülemlett energiáktól. Kráterét kihűlt lávadugó torlaszolta le.

A kitörés eltorlaszolta a kürtőt, az 1260 méter magas kúpból 200 méternyi azonnal a levegőbe repült. A vulkán oldalán leömlő izzó lavina több falut elpusztított, 2000 ember vesztette életét. A 26 kilométer magas erupciós felhő port és gázokat vitt a sztratoszférába, elállta a nyugati irányba tartó felhők útját, és az Egyenlítővel párhuzamos haladásra kényszerítette őket. A szél másodpercenként 20 kilométeres sebességgel járta be a Földet.

Április 9-én, alig öt nappal a hatalmas kitörés után, a felhő már Hawaii partjainál járt, április 16-án Japán, április 20-án a Vörös-tenger fölött volt látható, április 26-án pedig széles övként ölelte körül a földgolyót. A kutatók mérései szerint a gáz hétmillió tonna kén-dioxidot tartalmazott. Összehasonlításul: 1988-ban az Egyesület Államok gyárkéményei és járműveinek kipufogói összesen 20 millió tonna kéngázt eregettek a levegőbe.

Az a hétmillió tonna kén-dioxid, amit az El Chichon a sztratoszférába juttatott, hónapok alatt tizenegy tonna kénsavvá alakult át. A permet először két réteget képezett a sztratoszférában, az egyiket 17, a másikat 26 kilométeres magasságban, 1982 őszére a két réteg 20-30 kilométeres magasságban egységes gőzréteggé egyesület, és fokozatosan haladt a sarkok felé. A jelenséget a tudósok az utóbbi évtizedekben kifejlesztett mérési módszerek segítségével tudták követni. A ködfátyol mozgását a világűrben keringő műholdak segítségével figyelték, a Földön pedig az úgynevezett LIDAR rendszerrel végezték a méréseket. Ennek lényege, hogy lézersugarakat küldenek fel a levegőbe, amelyek e gőzrétegben szétszóródnak. A visszaverődő lézersugarakat aztán érzékeny műszerekkel felfogják. A lézersugár erősségéből és visszatérésének idejéből következtetni lehet, milyen magasságban helyezkedik el, és milyen sűrűségű a gőzfátyol. Időjárásmérő ballonok jelzik a hőmérsékletet, a páratartalom és a szélsebesség adatait, 20 kilométeres magasságba emelkedő repülőgépek pedig levegőmintát hoznak a laboratóriumok számára.

Az El Chichon 1982-es kitörése bebizonyította, hogy a vulkánkitörések valóban képesek az egész Földet behálózó sztratoszféra-felhőket létrehozni, amelyek nemcsak csodálatos naplementéket idéznek elő, de az éghajlatot is befolyásolhatják. A befolyás mértékét nehéz megállapítani, mert számos tényező hat rá. Apró részecskék is, amelyek nagy erdőtüzek során, homokviharoknál, vagy akár a házak kéményein át jutnak a sztratoszférába, sűrűbbé tehetik a gőzfátyolt. Ugyancsak befolyást gyakorol rá a Föld-Nap konstelláció, és a napfoltok fel-, illetve eltűnése is, hogy csak néhány példát említsünk. A tömérdek befolyásoló tényező közül az utóbbi években a kutatók igyekeznek kiszűrni, melyek vezethetők vissza vulkáni eredetre.

Pusztító hideghullámok

A tűzhányókból származó por- és gázfelhőknek az éghajlatra gyakorolt hatását már a XVIII. század második felében felfedezte Benjamin Franklin amerikai természettudós és államférfi, akinek találmányai közé tartozik a villámhárító is. Franklin úgy vélte, az 1783-as és 1784-es év rendkívül hideg időjárását az izlandi Laki-haasdék hatalmas kitörése okozhatta. A kitörés során a Föld mélyéből kiszabaduló jelentős mennyiségű gáz Izland és Észak-Európa nagy része fölött lebegett. Miután csak a kitörés kezdeti szakaszában zajlottak nagy erejű robbanások, a gázoknak csak kis része jutott fel hamufelhők útján a magasabb légrétegekbe. Egyes tudósok szerint a forró lávamezők fölött képződött konvekciós áramlások is szállíthattak – igaz lassabban – nagy mennyiségű gázt a sztratoszférába. A gőz eltorlaszolta a napsugarak egy részének útját a Földre, és ez okozta a szokatlanul hideg telet, magyarázta már Franklin is.

Az 1783-as évben egy másik nagy vulkánkitörés is történt, méghozzá Japánban. Az Asama-vulkán erupciója a mai szemlélet szerint is igazolja Franklin elméletét, már az amerikai tudós erről a kitörésről mit sem tudhatott. A Japán Császárság akkoriban zárt birodalom volt, ahonnan alig érkeztek hírek a világ többi részébe.

Bizonyára erős hatással volt az éghajlatra a Tambora 1815-ös kitörésének, amelyet a történeti idők legnagyobb kitöréseként tartanak számon. Az indonéz Sumbawa sziget 4000 méteres tűzhányójának magassága egynegyedével csökkent a robbanások során. Két kilométer átmérőjű kalderája bedőlt, a szakemberek becslése szerint mintegy negyven köbkilométer hamu, tajtékkő, salak és bomba repült a levegőbe, kétszer annyi, mint a Krakatau 1883-as kitörése során. A lávafolyamban és a szökőárban tízezer ember lelte halálát, nyolcvanezer pedig az éhínség áldozatául esett, amely a termés elpusztulása miatt köszöntött rájuk.

Történelmi beszámolók bizonyítják a hatalmas erupció éghajlatra gyakorolt hatását. Az évkönyvek az 1816-os esztendőt „nyár nélküli évként” említik. Új-Angliában (USA) júniusban még éjszakai fagyok fordultak elő, helyenként pedig öt-tizenöt centiméteres hó esett. Rendkívül kevés szénát sikerült betakarítani, a kukorica pedig teljesen elfagyott. Kanadában még kegyetlenebb volt a hideg, a Szent Lőrinc-folyótól északra fekvő kis tavak vize még július közepén is fagyott volt. Az élelmiszerek ára a szegényes aratás következtében az égig szökött. Állatokat kellett idő előtt levágni takarmány híján, sok paraszt tönkre is ment.

Az 1816. évi hideg nyárnak Európában is szomorú következményei voltak. Mindenekelőtt Franciaország szenvedett tőle a napóleoni hadjáratok után, amikor a kisparasztoknak és földmunkásoknak nem volt élelmiszer-tartalékuk, hogy áthidalják az 1816-os rossz termés utáni esztendőt. A nemesség, amely segíthetett volna rajtuk, elpusztult a forradalom során, így a népből sokan belehaltak a nélkülözésbe.

A kőzetvizsgálatok arra engednek következtetni, hogy a földtörténet egyes időszakaiban a mainál több és erősebb vulkánkitörések zajlottak. Ilyen időszak volt 65 millió évvel ezelőtt a krétakor és a harmadkor fordulója. A földkéreg lemezei a mainál valószínűleg gyorsabban mozogtak, ami élénk vulkáni tevékenységet eredményezett. Afrika elmozdult észak felé, és mozgása „felgyűrte” a tenger mélyét, ahol az alpesi kőzetek tárolódtak. India az ázsiai kontinens felé mozgott, ez a mozgás eredményezte később a Himalája kiemelkedését. Hot spotok (forró pontok) keletkeztek, amelyekben a felszín felé igyekezett a Föld mélyének kőzetolvadéka. Ekkor jöttek létre Indiában a hatalmas kiterjedésű dekkáni bazaltok. Egyes tudósok szerint a tűzhányók annyi port és gázt bocsátottak a levegőbe, hogy az ég egyre sötétebb lett.

Hosszú időn át alig érte napsugár a Föld felszínét, a hőmérséklet csökkent. Az akkor élt állatfajták több mint fele, közöttük a dinoszauruszok, a mostoha körülmények áldozataivá váltak. Tömeges pusztulásukat megkövesedett maradványok bizonyítják. Ennek a nézetnek azonban ellenzői is akadnak. A napjainkban uralkodó elmélet szerint 65 millió évvel ezelőtt egy vagy több meteor becsapódása kavarta fel a lehűlést és tömeges pusztulást okozó portömeget.

Annyi mindenesetre bizonyos, hogy a napsugarakat a Föld felé vezető útjukon főként a nagy kitörések után a sztratoszférában képződő aerosolgőz kénvegyületei akadályozták. Minél több kén alakul kénsavcseppé a felhőkben, annál erősebb lesz a lehűlés. A hőmérséklet minden nagy erupciónál körülbelül 0,3-1 Celsius-fokkal csökken, mert a kénsavcseppek lassan összeállnak, és amikor átmérőjük meghaladja az 1,4 mikrométert, naponta harmincméteres sebességgel közelednek a Föld felszíne felé. Körülbelül két évbe telik, amíg a nagy kitörések utáni aerosolfelhők eltűnnek a sztratoszférából, ezért azután nem segíthetnek az ember által okozott és egyre fokozódó „melegház-hatás” ellensúlyozásában sem, amely pedig komoly veszélyekkel fenyeget. Lássuk, miről is van szó.

Felmelegítő hatások?

A levegőbe sok ként juttató nagy vulkánkitörések tehát csökkenthetik a Föld hőmérsékletét. A tűzhányók azonban nyugalmi állapotban is sok szén-dioxidot okádnak ki, vagyis azt a gázt juttatják a levegőbe, amely más anyagokkal együtt a melegházi hatás okozója. Vajon a vulkánoknak tulajdonítható az is, hogy a sarki jégsapka olvad, a tengerszint emelkedik és a vegetációs övezetek eltolódnak? Milyen veszélyt jelenthet mindez az emberiségre? Ahhoz, hogy a kérdést megválaszolhassuk, messzebbről kell elindulnunk. A melegházi hatás bizonyos fokig létszükséglet, mert éppen ez biztosítja a földgolyó kellemes hőmérsékletét.

Ha a szén-dioxid más gázokkal együtt nem akadályozná meg, hogy a Nap melege elpárologjon a kozmoszban, az életet is veszélyeztető lehűlés következhetne be. A kutatások bizonyítják, hogy bár azt atmoszféra szén-dioxid-tartalma a földtörténet során időnként ingadozott, egyértelmű növekedés csak az iparosodás kezdete óta állapítható meg. A szén-dioxid-tartalom százhatvanezer éve nem volt olyan magas, mint éppen napjainkban. Ez a mennyiség a Földre nézve komoly következményekkel járhat, megemelkedhet a vízszint, számos parti terület ár alá kerülhet, a vegetációs övezetek eltolódhatnak.

A melegházi gáz, a szén-dioxid legfőbb természetes forrása a működő vulkán. Az Etna által a levegőbe juttatott gőzfelhő például évente 25 millió tonna szén-dioxidot tartalmaz. A Föld tűzhányói közül a legtöbb szén-dioxidot a közép-afrikai Nyiragongo, a Japán Aso és Sakurajima, a csendes-óceáni Langila és Naman, valamint az antarktiszi Mount Erebus bocsátja a levegőbe.

Normális körülmények között a működő vulkánok évente átlagosan mintegy egymillió tonna szén-dioxidot szállítanak a légkörbe. Ha feltételezzük, hogy ez így volt a történelmi időkben működő, körülbelül ötszáz vulkán mindegyikénél, hozzávetőleges 500 millió tonnás összmennyiséget kapunk eredményként. A szakértők szerint azonban ez még mindig elenyésző, ha az emberi tevékenység következtében a légkörbe juttatott huszonkétmillió tonna széndioxiddal hasonlítjuk össze.

Támadás az ózonréteg ellen

Ma még nem tudjuk, milyen mértékben járulnak hozzá a magas erupciós felhők gázai az ózonréteg elvékonyodásához. A Földet a káros ibolyántúli sugárzástól védő ózonréteg körülbelül 25 kilométer magasságban szeli át a sztratoszférát. Az ember által termelt fluor-klór-szénhidrogén, amely százezertonna-számra található meg a hűtőberendezésekben, műanyag flakonokban, spraydobozokban, már megtámadta az ózonréteget. A legfőbb vétkes a klór, amely összetett kémiai reakciók következtében kiválik a fluor-klór-szénhidrogén vegyületekből. Klórvegyületek vulkánokból is származnak. Hogy milyen mennyiség jut el belőlük az ózonrétegig, és mekkora károkat okoz, ma még nem tudjuk. Feltételezzük azonban, hogy a vulkángázokból alakuló kénsavcseppek részei az ózonpusztító reakciós láncnak, és fokozzák az ózon leépülését. Valószínűleg ezért vékonyodott el olyan jelentős mértékben az UV-szűrőréteg az 1991. évi Pinatubo-kitörés után.

(Edmaier/Jung-Hüttl: Vulkánok;
Alexandra Kiadó – Pécs)

 
 

© 1999-2005 BEBTE www.bebte.hu