كيف ان اثار البركانية قد انتشرت المناخ أنماط التاريخ

The Interplay Between Volcanic Eruptions and Global Climate

فخلال تاريخ الأرض الذي يبلغ 4.5 مليار سنة، كانت الانفجارات البركانية تشكل بعض أكثر الأحداث الطبيعية إثارة وتبعية التي تشكل نظام المناخ في كوكبنا، وهذه الظواهر الأليفية تزيد عن إعادة تشكيل المناظر الطبيعية وتهديد المجتمعات المحلية المجاورة؛ فهي تحقن كميات هائلة من الغازات والجسيمات في الغلاف الجوي، وتغير توازن الطاقة في الأرض، وتؤثر على التغيرات في درجات الحرارة، والنماذج المفاجئة، والعلاقة الدوارة التي يمكن أن تستمر.

The Science of Volcanic Climate Forcing

الأيروسولات البركانية وثبات الديوكسيد الكبريت

وعندما يثور البركان بصورة متفجرة، فإنه يحرك مزيجاً معقداً من المواد إلى الغلاف الجوي: فجوائز الرماد، وثدي أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكبريت، وثاني أكسيد الكبريت، وهو ما يمتد بصورة أكثر فعالية إلى الغلاف الجوي خلال أيام أو أسابيع، فإن ثاني أكسيد الكربون يتحول إلى سماء كيميائي، ويتفاعل مع ارتفاعات بخار الماء والهيدروسيل.

فترة الإقامة في الغلاف الجوي والقراءة العالمية

إن ما يجعل من هذه الأحداث البركانية ذات أهمية كبيرة هو قدرتها على حقن المواد في الغلاف الجوي، وطبقة مستقرة من الغلاف الجوي فوق مسافة 10-15 كيلومتراً، وخلافاً لما تتدفقه نظم الطقس بسرعة من الملوثات، فإن الغلاف الجوي قد تباطأ من الناحية الأفقية وقلة الخلط الرأسي، وبعد أن تتشكل الهباءاتيومات الجوية في هذه الارتفاعات، تنتشر عبر الغلاف الجوي

استنفاد الأوزون والآثار الثانوية

وبالإضافة إلى تأثير التبريد المباشر، يمكن أن يسهم الأيروسول البركاني أيضاً في استنفاد الأوزون في الغلاف الجوي، وتوفر الجسيمات الكبريتية سطحاً لتفاعلات كيميائية غير متجانسة تنشط مركبات الكلور والبرومين، التي تدمر خامياً الأوزون، وفي حين أن التأثير عادة ما يكون حاداً بقدر ما هو الحال بالنسبة لمركبات الكربون الكلورية فلورية التي هي من صنع الإنسان.

حجم الأسهم والتصنيف

ولا تؤثر جميع الانفجارات البركانية على المناخ، فالأحداث الأصغر التي لا تقذف سوى المواد في الغلاف الجوي لها تأثير عالمي لا يذكر لأن الهباءات يُمطر بسرعة، ولسبب آثار مناخية قابلة للقياس، يجب أن يكون للثوران مؤشر انفجار بركاني من 4 أو أكثر، وأن يُحقن على الأقل من ترددات ثاني أكسيد الكبريت في فترة التاسعة (17).

دراسات الحالة التاريخية: حالات إجهاض غيرت العالم

1815 حرق جبل تامبورا والسنة بدون صيف

إن ثورة جبل تامبورا في جزيرة سومبوا الإندونيسية في نيسان/أبريل ١٨١٥ تمثل أكبر حدث بركاني في التاريخ المسجل، حيث تبلغ قيمة الفرنك الفيزيائي ٧ كيلو مترات مكعبة، وتُسقط ثاني أكسيد المغناطيس بما يزيد على ٦٠٠ ٢ كيلومتر، وسقط الرماد عبر المحيط الهندي، ومن حيث التأثير المناخي، أطلقت التابورا نصف متر مكعب من ثاني أكسيد الكربون.

وفي السنة التالية، 1816، أصبحت سمة " الخوف من دون سمر " في أوروبا وأمريكا الشمالية، وكانت حالات فشل المحاصيل واسعة الانتشار: فقد سقط الثلج في نيو إنكلترا في حزيران/يونيه، وأصيبت باضطرابات في المحاصيل المدمرة في تموز/يوليه، وغرقت الأنهار في الجزر البريطانية، وأدت حالات نقص الأغذية إلى أعمال الشغب، وزادت معدلات الإصابة بمرض التاف، وشهدت موجة من أوروبا إلى الولايات المتحدة.

The 536 AD Climate Anomaly: A Volcanic Mystery

وقد تُظهر المزمن التاريخي من القرن السادس حدوث حدث مناخي كارثي: فقد كانت الشمس تُبرز بذورها وعمقها، وهُوَت درجات الحرارة، وفشلت المحاصيل مراراً، وارتطمت المجاعة عبر الأوراسيا، وزادت من انتشارها في القرن الثالث والخمسين إلى درجة كبيرة من الإجهاد.

The Laki Eruptions of 1783–1784: A Climate and Health Catastrophe

وفي حين أن تامبورا مشهورة بالعنف المفقود، فإن ثورات اللاكي في أيسلندا )المعروفة أيضا باسم " سكافتلار " ( تدل على أن حتى الانفجارات ذات الشكل الفيزيائي والتي تؤدي إلى حدوث آثار مناخية وبشرية هائلة، فقد أدى ذلك إلى حدوث اندلاع في أوروبا بسبب تداعيات في أحواض الخيام إلى حدوث انحطاط شديد في الأورام)٠٢(.

وبالإضافة إلى التبريد، تسببت المستويات العالية من الغازات الفولطية وغيرها من الغازات البركانية في الأمطار الحمضية والفلورية في الحيوانات الزراعية (التي أضعفت العظام) والمشاكل التنفسية في البشر، حيث يمكن أن تعزى معدلات الوفيات التي ترتفع في إنكلترا وفرنسا خلال الشتاء الذي يتراوح بين عامي 1783 و1784، وتعزى جزئيا إلى الهز البركاني، وتظهر ثورة اللاكي كتذكير صارخ بأن حتى النشاط البركاني غير المف.

The 1991 Mount Pinatubo Eruption: A Modern Test Case

وكان انفجار جبل بيناتوبو في الفلبين ثاني أكبر حدث بركاني في القرن العشرين )بعد أن كانت منطقة نوفاروبتا في عام ١٩١٢( وكان أكثر أجهزة التحلل رصدا في مجال المناخ، وكان هناك اندلاع في النموذج العالمي لمعدلات الحرارة في شمال الفلبين، حيث كان يبلغ نحو ٢٠ ميغا طن من ثاني أكسيد الكبريت في الستراتوسفير، مما شكل طبقة عالمية من الهباء الجوي )١٩( أدت إلى حدوث تغيرات في درجة الحرارة العالمية.

Other Notable Eruptions: Krakatoa, El Chichón, and Huaynaputina

إن ثورة كراكاتوا في إندونيسيا، التي بلغت ١٨٨٣ شروقاً مذهلة لسنوات، وتسببت في انخفاض درجة الحرارة العالمية بمقدار ٠,٥ درجة مئوية، رغم أن تأثيرها على المناخ كان أقصر من تأثير تامبورا، فقد ضخت في عام ١٩٨٢ في ولاية إل شيخون في المكسيك ٧ ميغاطن من الفول السوداني في الستراتوسفير، وساهمت في التبريد العالمي، رغم أن ذلك كان أكبر من ذلك.

Long-Term Climate Effects: From Decades to Geological Time

سائل التبريد المتعدد السنوات وأجهزة الطقس الشهيرة

وفي حين أن أكثر الآثار المعروفة للثورات البركانية هي تبريد عالمي عابر يدوم سنة أو ثلاث سنوات، فقد كشفت البحوث الأخيرة أن أحداثا أكبر يمكن أن تؤدي إلى حدوث تغيرات في الغلاف الجوي والمحيطي في مناطق أطول، مثلا، فإن التبريد من منطقة تامبورا قد استمر في بعض المناطق لمدة تصل إلى خمس سنوات، ويرجع ذلك جزئيا إلى ارتفاع درجة الحرارة بين الأراضي والمحيطات التي انتقلت إلى أنماط التداول في الغلاف الجوي مثل شمال الأطلسي.

الإرتفاعات البركانية والأعشاب الجليدية السابقة

في الوقت الجيولوجي، كانت المقاطعات الكبيرة ذات الحساسية، وثورات الفيضان الطويلة التي تغطي ملايين الكيلومترات المربعة، وتغيّر المناخ الذي تسبّب فيه ثاني أكسيد الكربون بشكل متكرر، وحدث التخثرات البنفسجية الطويلة الأمد (قبل 252 مليون سنة) و(ديكان تراكب) هي أمثلة كلاسيكية.

The Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) and Volcanic Cold Spells

وقد أشارت الدراسات الأخيرة إلى أن مجموعة من عدة انفجارات كبيرة في غضون فترة قصيرة (مثل 536 540 و 547 ألف دال) قد تضغط على النظام المناخي في مرحلة تضخيم، وعلى سبيل المثال، فإن استمرار نبضات الضغط البركاني قد يضعف ] [التوسع الجليدي الأطلسي المتقلب] [التغير في النقل البري]().

Modern Implications: Volcanoes and Climate Change

Volcanic Contribution to Current Climate Variability

وفي سياق الاحترار العالمي المستمر، يمكن أن توفر الانفجارات البركانية استراحة مؤقتة من ارتفاع درجات الحرارة، وقد أدى انفجار البيناتوبو في عام 1991 إلى انخفاض قابل للقياس في اتجاه الاحترار العالمي لمدة سنتين تقريبا، وقد توخى بعض الباحثين أن يكون هناك انفجار كبير في المستقبل قد يخفي بعض الاحترار البشري لفترة قصيرة، ولكن هذا التأثير يتصدى للمشكلة الأساسية المتمثلة في تراكم غازات الدفيئة.

Volcanic Emissions vs. Human Emissions

ومن المهم ملاحظة أن البركانيين ليسوا مساهمين صافيين في الزيادة الحالية في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وأن الأنشطة البشرية تُنتج حوالي ٣٥ بليون طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام، بينما تقدر الانبعاثات البركانية العالمية لثاني أكسيد الكربون بنحو ٢,٠,٥ بليون طن سنوياً أي أقل من ١,٥ في المائة من الانبعاثات البشرية، بل إن الثورة الكبيرة مثل Pinatubo لا تضيف سوى نحو ٠,٥ ناتج من ثاني أكسيد الكربون.

الهندسة الجيولوجية وعلم الأشعة البركانية

إن الطريقة التي يبرد بها هذا الثوران البركاني الكوكب عن طريق حقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير قد ألهمت مقترحات بشأن حقن الهباء الجوي في الغلاف الجوي، باعتباره شكلا من أشكال الهندسة الشمسية لمواجهة الاحترار العالمي، بينما يؤكد المؤيدون أن الاختلال المتعمد للأوزون قد يكسب وقتا في حين أن المجتمعات تقلل من الانبعاثات.

الرصد والتأهب

ونظراً لإمكانية حدوث ثورات كبيرة في المستقبل لتعطيل المناخ والمجتمع، فإن الرصد الاستباقي أمر أساسي، كما أن منظمات مثل Smithsonian Institution ' s Global Volcanism Program، مثل " تدابير الرصد العالمي " ، و " تدابير الرصد التي يمكن أن تتخذها البلدان الأطراف في إطار " ، و " تدابير الرصد التيسير " ، هي بمثابة " ، هي:

خاتمة

إن الانفجارات البركانية كانت، وستظل، عوامل قوية لنظام المناخ الأرضي، فمنذ السنة دون سمر في عام 1816 وحتى الانكماش المناخي الغامض الذي يبلغ 536 ديناراً، من ضباب لاكي المميت إلى العيار الحديث الذي توفره مادة بيناتوبو، فإن كل حدث يوفر نافذة في التفاعلات المعقدة بين الغلاف الجوي للأرض وجوه الدوار.

ExternalA resources: For additional reading, see the USGS Volcano Hazards Program: How Volcanoes Influence Climate], the