Читать книгу Глобальное потепление или глобальное похолодание? - Юрий Степанович Почанин - Страница 8

По всему миру карту усеивают вулканы всех форм и размеров. Вдоль суши вокруг Тихого океана расположены хорошо известные вулканы Тихоокеанского огненного кольца. От Алеутских островов до гор Анд в Чили эти вулканы сформировали свою местную и региональную среду обитания.

По сути, вулканы представляют собой геологические объекты, которые выделяют магматический материал из-под поверхности Земли на поверхность, рис. 1.9. Магмы являются отправной точкой для создания вулкана. Образование магмы осуществляется несколькими способами:

1) субдукция океанической коры,

2) создание горячей точки из мантийного плюма,

3) расхождение океанических или континентальных плит.

В горячих точках океанической коры развиваются различные магматические системы, основанные на скоростях движения плит. Гавайи и архипелаг Мадейра (у западного побережья Африки) являются примерами вулканических комплексов.

Рис.1.9. Извержение вулкана

В то время как большинство вулканов выбрасывают некоторую смесь одних и тех же нескольких газов, выбросы каждого вулкана содержат разное соотношение этих газов. Водяной пар является преобладающей молекулой газа, образующейся, за ним следуют диоксид углерода (CO2) и диоксид серы (SO2). Выброс серы из вулканов оказывает огромное воздействие на окружающую среду, и это важно учитывать при изучении крупномасштабных последствий вулканизма. Вулканы являются основным источником серы (в форме SO2), которая попадает в стратосферу, где затем вступает в реакцию с радикалами OH с образованием серной кислоты (H2SO4). Молекулы серной кислоты конденсируются на существующих аэрозолях и могут стать достаточно большими, чтобы образовать ядра для дождевых капель и выпадать в осадок в виде кислотных дождей. Дождь, содержащий повышенные концентрации SO2, убивает растительность, что затем снижает способность биомассы района поглощать CO2 из воздуха. Это также создает неблагоприятную среду в ручьях, озерах и грунтовых водах. Повышенная концентрация серы в атмосфере может привести к разрушению озонового слоя и к ее потеплению.

Вулканы с кислым составом расплава производят чрезвычайно взрывоопасные извержения, которые могут выбрасывать огромное количество пыли и аэрозолей высоко в атмосферу. Эти выбросы твердых частиц являются мощными факторами, влияющими на климат, и могут спровоцировать самые разнообразные реакции, включая потепление, похолодание и подкисление дождевой воды. Реакция климата зависит от высоты пылевого облака, а также от размера и состава пыли. Некоторые вулканические силикаты очень быстро охлаждались, создавая стекловидную текстуру; их темный цвет и отражающая природа поглощают часть излучения и отражают остальное. Такой вулканический материал, впрыскиваемый в стратосферу, блокирует солнечное излучение, нагревая этот слой атмосферы и охлаждая область под ним. Характер ветра может распространять пыль по обширным географическим регионам; например, извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году произвело так много пыли, что похолодание на 1 градус по Цельсию было отмечено даже в Новой Англии и продолжалось в течение нескольких месяцев. Европейцы и американцы назвали его эффект “годом без лета”.

Вулканические выбросы содержат следовые количества тяжелых металлов, которые могут влиять на гидросферу, когда они попадают в нижние слои атмосферы. Когда большие количества этих выбросов собираются на небольшой площади, последствия загрязнения становятся первостепенными.

Краткосрочное (от месяцев до лет) воздействие вулканизма на атмосферу, климат и окружающую среду в значительной степени зависит от местоположения, времени, потока, величины и высоты выбросов сернистых газов. Эпизодические взрывные извержения представляют собой основное возмущение стратосферного аэрозоля. В тропосфере картина менее ясна, но значительная часть глобального тропосферного сульфатного бремени может быть вулканогенной. Сульфатный аэрозоль влияет на радиационный баланс Земли, рассеивая и поглощая коротковолновое и длинноволновое излучение, а также действуя как ядра конденсации облаков. Когда облака, содержащие вулканическую серу в газовой и аэрозольной фазах, попадают в пограничный слой и на поверхность Земли, это может привести к серьезным последствиям для окружающей среды и здоровья. Примерами воздействия на окружающую среду и здоровье являются потери сельского хозяйства из-за кислотных дождей и затенения частицами, ущерб экосистемам и загрязнение гидросферы.

Интенсивность извержения вулкана определяется высотой и эффектом выброшенного материала. Хотя крупные извержения происходят реже, чем мелкие, более крупные извержения все же выбрасывают в атмосферу больше твердых частиц. Такое поведение выбрасываемого материала в течение всего года оказывает незначительное воздействие на атмосферу по сравнению с более крупными извержениями. Со временем изменения в составе извержений меньшего масштаба приводят к изменениям атмосферных циклов и глобального климата. Крупномасштабные извержения немедленно вызывают изменения в атмосфере, что, в свою очередь, приводит к климатическим изменениям в непосредственной близости. Чем больше вулканическое извержение, тем выше высота, достигнутая выброшенными силикатными материалами. Более крупные извержения в среднем выделяют не так много, как более мелкие извержения. Это связано с периодом возврата извержений и количеством выброшенного материала за одно извержение. Высота выброса серы в атмосферу представляет собой еще один важный фактор, определяющий воздействие на климат. Более интенсивные извержения с большей вероятностью поднимают реактивные сернистые газы в стратосферу, где они могут генерировать климатически эффективный аэрозоль.