Степень воздействия вулканов на климат Земли
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
µвады (Калифорния). Резкое снижение прироста деревьев наблюдалось в течение года, следующего после извержения (в результате которого образовалась аэрозольная пелена), а снижение прироста колец происходило в течение 13 лет после извержения.
Наиболее перспективными источниками информации о прошлых вулканических аэрозолях являются все же кислотность ледяного керна и сульфатные (кислотные) ряды - из-за того, что они содержат вещественные доказательства атмосферной загрузки химическими примесями. Поскольку льды могут быть датированы на основе их ежегодной аккумуляции, то возможно прямое соотношение пиков кислотности в верхних слоях льда с историческими извержениями известного периода. При использовании этого подхода ранние пики кислотности неизвестного происхождения также соотносятся с определенным возрастом. По-видимому, такие мощные извержения в голоцене, как неизвестные события, происходившие в 536-537 гг. и около 50 г. до н.э., или Тамбора в 1815 г., приводили к явному снижению солнечной радиации и охлаждению поверхности планеты на один-два года, что подтверждается историческими свидетельствами.
В то же время анализ температурных данных позволил предположить, что потепление в голоцене вообще и в 1920-1930-х годах в частности обусловлено понижением вулканической активности [39, с. 55].
Известно, что один из наиболее эффективных методов исследования вулканической деятельности в прошлом - это изучение кислотности и аэрозольных включений в ледяных кернах полярных ледников. Пепловые слои в них эффективно используются в качестве временных реперов при сопоставлении с результатами палеоботанических и геологических исследований. Сравнение мощности вулканических пеплопадов на разных широтах способствует уточнению циркуляционных процессов в прошлом. Отметим, что экранирующая роль аэрозоля в стратосфере проявляется значительно сильнее в том полушарии, где произошла инъекция вулканических частиц в стратосферу.
Рассматривая возможное влияние на климат извержений, в первую очередь низкоширотных вулканов, или летних извержений в умеренных или высоких широтах, необходимо учитывать и тип вулканического материала. В противном случае это может привести к многократной переоценке теплового эффекта. Так, при эксплозивных извержениях с дацитовым типом магмы (например, влк. Сент-Хеленс) удельный вклад в формирование аэрозолей Н2SO4 был почти в 6 раз меньше, чем при извержении Кракатау, когда было выброшено около 10 км3 магмы андезитового состава и образовалось примерно 50 млн. тонн аэрозолей Н2SO4. По эффекту загрязнения атмосферы это соответствует взрыву бомб общей мощностью 500 Мт и, согласно, должно иметь существенные последствия для регионального климата [39, с. 58].
Базальтовые вулканические извержения приносят еще большее количество серосодержащих эксгаляций. Так, базальтовое извержение Лаки в Исландии (1783 г.) с объемом излившейся лавы 12 км3 привело к продуцированию примерно 100 млн т аэрозолей Н2SO4, что почти вдвое превосходит удельную продукцию эксплозивного извержения Кракатау. Извержение Лаки, по-видимому, в какой-то мере обусловило похолодание в конце XVIII в. в Исландии и Европе. Судя по профилям кислотности ледяных кернов в Гренландии, которые отражают вулканическую деятельность, можно отметить, что вулканическая активность в Северном полушарии в малый ледниковый период коррелирует с общим похолоданием.
Роль вулканической деятельности в образовании атмосферных осадков. Распространенное мнение: при образовании атмосферных осадков первичным процессом в естественных условиях при любых температурах служит конденсация водяного пара, и только затем возникают ледяные частицы. Позднее было показано, что даже при многократном пресыщении ледяные кристаллы в совершенно чистом влажном воздухе всегда возникают вследствие гомогенного появления капель с последующим замерзанием, а не прямо из пара. Экспериментально было определено, что скорость зарождения кристалликов льда в переохлажденных каплях воды при гомогенных условиях есть функция объема переохлажденной жидкости, и она тем ниже, чем меньше этот объем: капли диаметром несколько миллиметров (дождевые) перед замерзанием охлаждаются до температуры -34. -35 С, а диаметром несколько микрон (облачные) - до -40оС. Обычно температура образования частиц льда в атмосферных облаках много выше, что объясняется гетерогенностью процессов конденсации и кристаллообразования в атмосфере из-за участия аэрозолей [32, с. 212].
При образовании ледяных кристаллов и их аккумуляции только небольшая часть аэрозольных частиц служит льдообразующими ядрами, что часто приводит к переохлаждению облаков до -20 С и ниже. Аэрозольные частицы могут инициировать образование ледяной фазы как из переохлажденной жидкой воды путем замораживания капель изнутри, так и путем сублимации. Исследование сублимированных снежных кристаллов, собранных в Северном полушарии, показало, что примерно в 95% случаев в их центральной части было найдено одно твердое ядро (размером в основном 0,4-1 мкм, состоит из частиц глины). При этом в образовании ледяных кристаллов наиболее эффективны глинистые частицы, вулканические пеплы, в то время как морские соли превалируют в облачных каплях.
Подобное различие может оказаться важным при объяснении более высоких скоростей аккумуляции снега в высоких широтах Северного полушария (по сравнению с Южным), а также большей эффективности циклонического переноса атмосферной влаги над Гренландией, чем над Анта