Ξαφνικές μεταβολές στην ατμοσφαιρική πίεση παρατηρήθηκαν τέτοιες μέρες πριν 4 χρόνια σε όλο τον κόσμο μετά από μια τεράστια υποβρύχια ηφαιστειακή έκρηξη κοντά στην Τόνγκα το Σάββατο 15 Ιανουαρίου 2022, ενώ στον Νότιο Ειρηνικό, η έκρηξη προκάλεσε προειδοποίηση για τσουνάμι για πολλά κατοικημένα νησιά στον ωκεανό.
H έκρηξη του ηφαιστείου και η μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης στην Ελλάδα ( Meteoacharnes) και στη δεύτερη εικόνα το κρουστικό κύμα σε διάφορους μετεωρολογικούς σταθμούς στην Αυστραλία
Υπάρχουν πολλές μελέτες για το πως διαδίδονται τα κύματα αυτά σε όλο το πλανήτη μας καθώς σε ένα ατμοσφαιρικό κύμα, η ταχύτητα του κύματος είναι ανάλογη με την ένταση της πηγής που το δημιούργησε, σε αυτή την περίπτωση της ηφαιστειακής έκρηξης. Αυτό δεν ισχύει για τα ηχητικά κύματα, στα οποία η ταχύτητα διάδοσης είναι ίση με την ταχύτητα του ήχου στα μέσα διάδοσης. Ωστόσο, έχει αποδειχθεί μια καλή συσχέτιση μεταξύ της ακουστικής ενέργειας, που λαμβάνεται με την ολοκλήρωση του υποηχητικού σήματος της έκρηξης, και των υψών του λοφίου [Garcés et al., 2008; Dabrowa et al., 2011; Fee and Matoza, 2013; Caplan-Auerbach et al., 2010].
Το συγκεκριμένο κύμα ταξίδεψε με μέση ταχύτητα πάνω από τα 1000 km/h και έφτασε μέχρι και την Ελλάδα δηλαδή σε απόσταση 17.000 χιλιομέτρων ! Πρώτα επηρεάστηκαν τα ΒΑ τμήματα της χώρας και κατόπιν λόγω πόλωσης του κύματος , ήρθε και η άλλη διαταραχή απο τα ΝΔ με διαφορά λίγων ωρών και γιαυτό εμφανίζονται δύο διακυμάνσεις στην ατμοσφαιρική πίεση .
Στη σύγχρονη ιστορία της Μετεωρολογίας αναφορές για το πως επιδρουν τα ηφαίστεια στον καιρό -και όχι μόνο στην ατμοσφαιρική πίεση – έκανε ο πρωτοπόρος Benjamin Franklin, καθώς ήταν ο πρώτος επιστήμονας που ανέφερε ότι «η μεγάλη ποσότητα καπνού και ξηρής ομίχλης» που ακολουθεί μια ηφαιστειακή έκρηξη επιδρά στον καιρό.
Στις 22 Δεκεμβρίου 1784 στο Philosophical School of Manchester o Βενιαμίν Φραγκλίνος παρουσίασε μια χαρακτηριστική μελέτη που ερμήνευε τις χαμηλές θερμοκρασίες του καλοκαιριού, του φθινοπώρου και του χειμώνα του προηγούμενου έτους ως πιθανό επακόλουθο της παρεμπόδισης του ηλιακού φωτός από τον ηφαιστειακό καπνό μετά την έκρηξη του Ηφαιστείου Laki στην Ισλανδία, η οποία είχε διάρκεια οκτώ μηνών. Στην εργασία του μάλιστα σημείωνε ότι οι ακτίνες του ήλιου έγιναν πολύ ασθενείς κατά τη διέλευσή τους μέσα από την ηφαιστειακή σκόνη. Σε προηγούμενο άρθρο είχαμε αναφερθεί και στη σφοδρότητα του κύματος ψύχους στη Βόρεια Αμερική που καθυστέρησε και την επικύρωση της συμφωνίας των Παρισίων (Ratification Day-14 January).
Μετά τις παρατηρήσεις του Franklin και άλλοι επιστήμονες μελέτησαν την επίδραση των ηφαιστειακών εκρήξεων στη γήινη ατμόσφαιρα. Οι περισσότερες από αυτές αναφέρονται σε στατιστικές συσχετίσεις ανάμεσα σε έντονα καιρικά φαινόμενα και στις απλές εκρήξεις ή ανάμεσα σε κλιματικές ανωμαλίες και σε μια σειρά ηφαιστειακών εκρήξεων. Αυτές οι εργασίες δείχνουν πράγματι ότι κατά τη διάρκεια ορισμένων ετών με ανώμαλες καιρικές συνθήκες, όπως το 1783 και το 1816, προϋπήρξαν ηφαιστειακά γεγονότα (έκρηξη ηφαιστείου Laki στην Ισλανδία και του ηφαιστείου Tambora στην Ινδονησία) ενώ επιπρόσθετα οι κύριες κλιματικές αλλαγές των τελευταίων 500 ετών συνέβησαν πολλές φορές παράλληλα με μεταβολές στην ηφαιστειακή δραστηριότητα.
ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΟΙ ΕΚΡΗΞΕΙΣ ΤΩΝ ΗΦΑΙΣΤΕΙΩΝ
α) Οι ηφαιστειακές εκρήξεις μπορούν να ενισχύσουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου προσθέτοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) στην ατμόσφαιρα. Η ποσότητα, όμως, του CO2 από την ηφαιστειακή δραστηριότητα είναι γενικά πολύ μικρότερη – περίπου 150 φορές – από αυτήν που προσθέτουν κάθε χρόνο οι ανθρώπινες δραστηριότητες και στις περισσότερες περιπτώσεις μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα. Από την άλλη μεριά, η συμβολή της ηφαιστειακής δράσης στην παγκόσμια θέρμανση αντισταθμίζεται από το φαινόμενο των ηφαιστειακών χειμώνων, για τους οποίους θα μιλήσουμε στη συνέχεια. Πιστεύεται πάντως ότι η διαρκής αύξηση της θερμοκρασίας της Γης λόγω της ανθρωπογενούς ενίσχυσης του φαινομένου του θερμοκηπίου θα ήταν ακόμα μεγαλύτερη αν δεν υπήρχαν ηφαιστειακές εκρήξεις όπως αυτές των El Chichon (Μεξικό, 1982) και Pinatubo (Φιλιππίνες, 1991). Φαίνεται όμως ότι στη μακραίωνη ιστορία της Γης παρατηρήθηκαν και μεγάλης κλίμακας ηφαιστειακές εκρήξεις που είχαν σημαντική συνεισφορά στον εμπλουτισμό της ατμόσφαιρας της Γης με CO2 ειδικά στις περιπτώσεις όπου είχαμε μαζικές εξαφανίσεις ειδών σε παλαιότερους γεωλογικούς αιώνες.
β) Αιωρούμενα σωματίδια όπως η σκόνη και η στάχτη εμποδίζουν την ηλιακή ακτινοβολία να εισέλθει στην ατμόσφαιρα και έτσι προκαλούν πτώση της θερμοκρασίας της Γης. Η διασπορά αυτών των μικροσκοπικών σωματιδίων στην στρατόσφαιρα και την ανώτερη τροπόσφαιρα συχνά δημιουργεί πανέμορφα ηλιοβασιλέματα λόγω της σκέδασης της ερυθρής ακτινοβολίας. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις ενισχύουν αυτό το φαινόμενο, πολύ περισσότερο απ’ ότι το φαινόμενο του θερμοκηπίου, προκαλώντας έτσι σημαντική πτώση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας.
γ) Τα ηφαιστειακά αερολύματα που περιέχουν μεγάλα σωματίδια πυριτικών αλάτων μπορούν να προκαλέσουν υπέρυθρη θέρμανση στη γήινη επιφάνεια, λειτουργώντας παρόμοια με τα αέρια του θερμοκηπίου. Το γεγονός αυτό σε πολλές περιπτώσεις θα μπορούσε να αντισταθμίσει την ψύξη από τα αερολύματα θειικού οξέος. Η πολύ γρήγορη όμως απόθεση των παραπάνω σωματιδίων κάνει αυτή τη θέρμανση συνήθως μικρή ή αμελητέα.
δ) Τα θειούχα αέρια παίζουν πολύ πιο σημαντικό ρόλο. Το θείο ενώνεται με τους υδρατμούς στη στρατόσφαιρα και σχηματίζει SO2 , το οποίο στη συνέχεια οξειδώνεται περαιτέρω και δίνει πυκνά νέφη από μικροσκοπικά σταγονίδια θειικού οξέος. Ο σχηματισμός στρατοσφαιρικών αερολυμάτων του θειικού οξέος οδηγεί σε αυξημένη οπισθοσκέδαση της ηλιακής ακτινοβολίας και επιφανειακή ψύξη. Στην τελευταία μπορεί επίσης να συνεισφέρει η στρατοσφαιρική απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από τα ηφαιστειακά αερολύματα.
Για πολλά χρόνια επικρατούσε η άποψη ότι η κύρια συμβολή της ηφαιστειακής δραστηριότητας στις κλιματικές αλλαγές ήταν η εκπομπή της στάχτης, η οποία παρεμπόδιζε την ηλιακή ακτινοβολία να φτάσει στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Αυτή η άποψη άλλαξε μετά τις εκρήξεις των ηφαιστείων της Αγίας Ελένης (ΗΠΑ, 1980) και του El Chichon (Μεξικό, 1982). Η έκρηξη της Αγίας Ελένης το 1980 προκάλεσε πτώση της παγκόσμιας θερμοκρασίας κατά 0.1 o C. Εντούτοις η πολύ μικρότερη έκρηξη του El Chichon προκάλεσε πτώση της θερμοκρασίας 3-5 φορές μεγαλύτερη. Το ηφαιστειακό νέφος της Αγίας Ελένης αποτελούνταν κυρίως από ηφαιστειακή στάχτη, ενώ αυτό του El Chichon περιείχε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα θειούχων αερίων.
ε) Οι φωτοχημικές διαδικασίες στη στρατόσφαιρα, είναι υπεύθυνες για τη δυναμική του στρώματος του όζοντος και για την αλληλεπίδραση όζοντος – κλίματος. Αν και οι ισχύουσες απόψεις υποστηρίζουν την πρόωρη απομάκρυνση των αλογόνων από τις στήλες των ηφαιστειακών εκρήξεων λόγω της απορρόφησης τους από τα σωματίδια της ηφαιστειακής τέφρας, η τύχη των αλογόνων (φθόριο, χλώριο, βρώμιο, ιώδιο) στην ατμόσφαιρα μετά από μια πολύ ισχυρή ηφαιστειακή έκρηξη δεν έχει ακόμα μελετηθεί σε βάθος. Πρόκειται όμως για ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα κυρίως σε ότι αφορά την ηφαιστειακή επίδραση στη δυναμική του στρώματος του όζοντος, το οποίο ως γνωστόν καταστρέφεται από τη δράση των ενώσεων αλογόνων, κυρίως του χλωρίου.
Τα τελευταία χρόνια αρκετές μελέτες υποδεικνύουν ότι αλλαγές στην ηφαιστειακή δράση μπορεί να έχουν σημαντικές επιδράσεις στο κλίμα, δεν υπάρχουν όμως αποδείξεις ότι οι ηφαιστειακές εκρήξεις προηγήθηκαν ή εγκαινίασαν εποχές παγετώνων τα τελευταία 2.000.000 χρόνια, ενώ αρκετές χρονιές με πλημμύρες και ισχυρό ψύχος συνέβησαν χωρίς την εμφάνιση κύριων ηφαιστειακών εκρήξεων. Σημαντικές πληροφορίες για τις κλιματικές επιπτώσεις των ηφαιστειακών εκρήξεων μπορούν να μας δώσουν τα παλαιοκλιματολογικά δεδομένα που προέρχονται από τους κορμούς των δέντρων και η μελέτη των πυρήνων του πάγου από μεγάλους παγετώνες.
Γενικά θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι ηφαιστειακές εκρήξεις αν και δεν είναι οι κύριες υπεύθυνες για το σύνολο των κλιματικών αλλαγών, εικάζεται όμως ότι προκαλούν αρκετές από αυτές.
ΤΙ ΙΣΧΥΕΙ ΓΙΑ ΤΙΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ
Όσον αφορά τις παγκόσμιες μέσες θερμοκρασίες, οι οποίες είναι ένα μέτρο της κλιματικής αλλαγής που βιώνουμε, ο αντίκτυπος της Χούνγκα Τόνγκα βρέθηκε ότι είναι μικρός, μόνο περίπου 0,015 βαθμούς Κελσίου. (Αυτό επιβεβαιώθηκε ανεξάρτητα από άλλη μελέτη.)
Αυτό σημαίνει ότι οι υψηλές θερμοκρασίες που μετράμε εδώ και περίπου ένα χρόνο δεν μπορούν να αποδοθούν πλήρως στην έκρηξη Hunga Tonga παρά μόνο μερικώς . Εδώ τίθεται το θέμα της έρευνας κάποιων διορθώσεων στα ραδιόμετρα των δορυφόρων . Αναφέρεται ότι στο Φασματοραδιόμετρο Απεικόνισης Μέτριας Ανάλυσης (MODIS) οι αρνητικές αποκλίσεις έφτασαν τους -0,3 K και έναν ετήσιο μέσο όρο −0,1 K βόρεια των 40°S στο Νότιο Ημισφαίριο . Σε σχετική μελέτη παρουσιάζονται οι χωρικές και χρονικές εξελίξεις των ανωμαλιών του MODIS SST. Οι προσομοιώσεις μεταφοράς ακτινοβολίας καταδεικνύουν την επίδραση του αερολύματος στις ανακτήσεις MODIS SST προκαλώντας πρόσθετο έλλειμμα θερμοκρασίας φωτεινότητας (BT) στα 11 μm και μείωση των διαφορών BT, καθώς το χαρακτηριστικό της φασματικής εξασθένησης μεταξύ 11 και 12 μm είναι αντίθετο από αυτό του H2O. Συνεπώς, είναι επιθυμητή μια διόρθωση για τα αποτελέσματα αερολύματος στον αλγόριθμο ανάκτησης.
Υπάρχουν όμως παράλληλα μερικές εκπληκτικές, μόνιμες επιπτώσεις σε ορισμένες περιοχές του πλανήτη .
Για το βόρειο μισό της Αυστραλίας, το μοντέλο προβλέπει ψυχρότερους και υγρότερους από το συνηθισμένο χειμώνες μέχρι περίπου το 2029. Για τη Βόρεια Αμερική, προβλέπει θερμότερους από το συνηθισμένο χειμώνες, ενώ για τη Σκανδιναβία, προβλέπει και πάλι ψυχρότερους από το συνηθισμένο.
Το ηφαίστειο φαίνεται να αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο κάποια κύματα ταξιδεύουν στην ατμόσφαιρα. Και τα ατμοσφαιρικά κύματα είναι υπεύθυνα για τα ψηλά και τα χαμηλά, που επηρεάζουν άμεσα τον καιρό μας. Είναι σημαντικό εδώ να διευκρινίσουμε ότι τα παραπάνω συμπεράσματα προκύπτουν μόνο από μία μελέτη και ένα συγκεκριμένο τρόπο διερεύνησης του αντίκτυπου που μπορεί να έχει η έκρηξη Hunga Tonga στον καιρό και το κλίμα μας. Όπως κάθε άλλο κλιματικό μοντέλο, έτσι και το παρόν της μελέτης δεν είναι τέλειο καθώς δεν συμπεριελήφθησαν αλλοι παράγοντες όπως ο κύκλος El Niño–La Niña. Ελπίζουμε όμως ότι οι μελέτες που αναφέρουμε στο άρθρο μας θα προκαλέσουν το επιστημονικό ενδιαφέρον για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τι μπορεί να σημαίνει για το κλίμα μας μια τόσο μεγάλη ποσότητα υδρατμών στη στρατόσφαιρα.
Πέραν των κλιματικών μοντέλων, σίγουρο και απαραίτητο είναι να διερευνηθεί αν οι μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές που παρουσιάζονται από τους δορυφόρους οφείλονται σε σφάλματα των ραδιομέτρων τους ή όχι .Είτε πρόκειται να επιβεβαιώσουμε είτε να αντικρούσουμε τα ευρήματά μας, αυτό μένει να φανεί – χαιρετίζουμε οποιοδήποτε αποτέλεσμα.
Πηγή: “H ιστορία μιας πεταλούδας” Κολυδάς Θεόδωρος , http://enviro-history.com/year-without-summer
[Garcés et al., 2008; Dabrowa et al., 2011; Fee and Matoza, 2013; Caplan-Auerbach et al., 2010].
Θεόδωρος Ν. Κολυδάς
Διευθυντής Τομέα Υδρομετεωρολογίας και Φυσικών Καταστροφών εργαστηρίου Assist Δημοκριτείου Πανεπιστημίου Θράκης – Mετεωρολόγος Star Channel – Πρώην Διευθυντής Εθνικού Μετεωρολογικού Κέντρου ΕΜΥ – Μέλος της Επιστημονικής Επιτροπής της Έδρας UNESCO Con-E-Ect