Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΗΦΑΙΣΤΕΙΩΝ ΣΤΟ ΚΛΙΜΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

Το 1784 ο Βενιαμίν Φραγκλίνος έκανε αυτό θα γινόταν η πρώτη σύνδεση μεταξύ ηφαιστείων και παγκόσμιου κλίματος, όταν βρισκόταν στο Παρίσι ως ο πρώτος διπλωματικός εκπρόσωπος των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής. Παρατήρησε πως κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 1873, το κλίμα ήταν ασυνήθιστα κρύο,

Αυτό που είχε παρατηρήσει ο Βενιαμίν Φραγκλίνος ήταν βέβαια το αποτέλεσμα της ηφαιστειακής δραστηριότητας. Μια κολοσσιαία έκρηξη του ηφαιστειακού συστήματος Laki (μια αλυσίδα από ηφαίστεια στην οποία η λάβα ξεσπά μέσω μιας ρωγμής στο έδαφος και όχι από ένα συγκεκριμένο σημείο) στην Ισλανδία προκάλεσε αυτές τις διαταραχές. Οι εκρήξεις του Laki παρήγαγαν περίπου 14 κυβικά χιλιόμετρα από βασάλτη (λεπτή, μαύρη, ρευστή λάβα) κατά τη διάρκεια περισσοτέρων από οκτώ μηνών δραστηριότητας.

 Ακόμα σημαντικότερα από την άποψη του παγκόσμιου κλίματος ωστόσο, το συμβάν του Laki παρήγαγε επίσης ένα σύννεφο στάχτης που πιθανότατα είχε φτάσει μέχρι τη στρατόσφαιρα. Αυτό το σύννεφο προκάλεσε μια πυκνή καταχνιά στην Ευρώπη που σκοτείνιασε τον Ήλιο, ίσως μέχρι και τη Σιβηρία. Μαζί με τη σκόνη, το εκρηκτικό σύννεφο αποτελούνταν κυρίως από τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του θείου, υδροχλωρίου και αερίων υδροφθορίου. Τα αέρια συνδυάστηκαν με νερό στην ατμόσφαιρα και προκάλεσαν όξινη βροχή, καταστρέφοντας σπαρτά και σκοτώνοντας ζώα σε φάρμες. Οι συνέπειες, βέβαια, ήταν περισσότερο σοβαρές στην Ισλανδία, τελικά περισσότερο από το 75% των κτηνοτροφικών της ζώων και 25% του ανθρώπινου πληθυσμού της πέθαναν από λιμό ή από τις τοξικές επιδράσεις των νεφών που προήλθαν από τις εκρήξεις του Laki. 

Οι συνέπειες επέδρασαν όμως και πολύ μακρύτερα από την Ισλανδία. Θερμοκρασιακά δεδομένα από τις Ηνωμένες Πολιτείες υποδηλώνουν πως είχαν σημειωθεί ιδιαίτερα χαμηλές θερμοκρασίες το χειμώνα του 1783 1784. Στην ουσία, η θερμοκρασία μειώθηκε περίπου ένα βαθμό Κελσίου σε ολόκληρο το Βόρειο Ημισφαίριο. Αυτό ίσως να μη φαίνεται πολύ, αλλά είχε τεράστια αποτελέσματα σε όρους αποθεμάτων τροφής και στην επιβίωση των ανθρώπων του Βόρειου Ημισφαιρίου. Για σύγκριση, η παγκόσμια θερμοκρασία της πιο πρόσφατης Εποχής των Παγετώνων ήταν μόνο περίπου πέντε βαθμούς Κελσίου χαμηλότερα από τη θερμοκρασία αυτή.

 Το 1991 η έκρηξη του ηφαιστείου Πινατούμπο στις Φιλιππίνες, προκάλεσε την καταστροφή των παρακείμενων οικισμών, αλλά οι επιδράσεις του ηφαιστείου είχαν αντίκτυπο σε όλο τον κόσμο. Οι εκλύσεις χιλιάδων τόνων τέφρας του ηφαιστείου, μείωσαν την ένταση των ηλιακών ακτίνων.
Για τα πρώτα χρόνια μετά την έκρηξη, η θερμοκρασία παγκόσμια έπεσε κατά 0,5 βαθμούς Κελσίου. Γενικά, οι ηφαιστειακές εκρήξεις έχουν σημαντική επίδραση στο κλίμα, αλλά για μικρές χρονικές περιόδους

 Υπάρχουν πολλοί λόγοι που εξηγούν γιατί οι μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις έχουν τόσο εκτεταμένα αποτελέσματα στο παγκόσμιο κλίμα. Πρώτον, οι ηφαιστειακές εκρήξεις παράγουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, ένα αέριο που είναι γνωστό ότι συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τέτοια αέρια θερμοκηπίου παγιδεύουν τη θερμότητα που αντανακλάται από την επιφάνεια της γης σχηματίζοντας ένα είδος μόνωσης γύρω από τον πλανήτη. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι θεμελιώδες για την επιβίωσή μας διότι διατηρεί τη θερμοκρασία του πλανήτη μας σε μια βιώσιμη κλίμακα. 

Παρ' όλα αυτά, υπάρχει αυξανόμενη ανησυχία ότι η παραγωγή μας σε αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα από την καύση φυσικών καυσίμων μπορεί να πιέζει ακόμα περισσότερο το σύστημα, έχοντας ως αποτέλεσμα την υπέρμετρη θέρμανση σε παγκόσμια κλίμακα. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι ηφαιστειακές εκρήξεις προσθέτουν διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, αλλά σε σύγκριση με την ποσότητα που παράγεται από ανθρώπινες δραστηριότητες, η επίδρασή τους είναι πρακτικά ασήμαντη: οι ηφαιστειακές εκρήξεις παράγουν περίπου 110 εκατομμύρια τόνους διοξειδίου κάθε χρόνο, ενώ οι ανθρώπινες δραστηριότητες παράγουν περίπου 10.000 φορές περισσότερη ποσότητα.

Η κατά πολύ σημαντικότερη κλιματική επίδραση των ηφαιστείων οφείλεται στην παραγωγή ατμοσφαιρικής καταχνιάς. Οι στήλες από μεγάλες εκρήξεις εκτοξεύουν σωματίδια στάχτης και πλούσια σε θείο αέρια στην τροπόσφαιρα και τη στρατόσφαιρα και τα σύννεφα αυτά μπορούν να περικυκλώσουν τη γη μέσα σε βδομάδες της ηφαιστειακής δραστηριότητας. Τα μικρά σωματίδια της στάχτης μειώνουν την ποσότητα του ηλιακού φωτός που φτάνει στην επιφάνεια της γης και μειώνουν τις μέσες παγκόσμιες θερμοκρασίες. Τα θειικά αέρια συνδυάζονται με νερό στην ατμόσφαιρα και σχηματίζουν όξινα αεροζόλ που επίσης απορροφούν την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία και τη στέλνουν πίσω στο διάστημα.

Η στάχτη και τα σύννεφα από αέρια και νερό που προέρχονται από μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις διασπείρονται γρήγορα μέσα στην ατμόσφαιρα. Στις 26 και 27 Αυγούστου του 1883, το ηφαίστειο Κρακατόα εξεράγη σε ένα καταστροφικό συμβάν που εκτόξευσε περίπου 20 κυβικά χιλιόμετρα υλικού σε μια στήλη που ήταν περίπου 40 χιλιόμετρα ψιλή. Αμέσως επήλθε σκοτεινιά στα γειτονικά νησιά της Ινδονησίας, στην Ιάβα και τη Σουμάτρα. Λεπτά σωματίδια ωστόσο, παρασύρθηκαν από τα ατμοσφαιρικά ρεύματα προς τη Δύση. Μέχρι το απόγευμα της 28ης Αυγούστου, η καταχνιά από την έκρηξη στο Κρακατόα είχε φτάσει στη Βόρεια Αφρική και μέχρι την 9η Σεπτεμβρίου είχε κυκλώσει τη γη, κάνοντας τον γύρο μερικές ακόμα φορές πριν καθαρίσει από την ατμόσφαιρα.
Αρχικά, οι επιστήμονες πίστευαν πως τα ηφαιστειακά σύννεφα στάχτης στη στρατόσφαιρα ήταν εκείνα που είχαν την κύρια επίδραση στις παγκόσμιες θερμοκρασίες. 

Η έκρηξη του ηφαιστείου El Chichon στο Μεξικό όμως, άλλαξε αυτή την άποψη. Μόλις δύο χρόνια νωρίτερα, η μεγάλη έκρηξη του ηφαιστείου της Αγίας Ελένης είχε μειώσει τις παγκόσμιες θερμοκρασίες κατά περίπου 0,1 βαθμό Κελσίου. Η κατά πολύ μικρότερη έκρηξη του El Chichon αντίθετα, είχε τρεις με πέντε φορές μεγαλύτερο αποτέλεσμα παγκόσμιας θερμοκρασιακής μείωσης. Παρά το μικρότερο σύννεφο στάχτης, το El Chichon εκτόξευσε περισσότερο από σαρανταπλάσια ποσότητα αερίων που ήταν πλούσια σε θείο από όσα είχαν εκτοξευθεί από το ηφαίστειο του όρους της Αγίας Ελένης, κάτι που αποκάλυψε ότι ο σχηματισμός θειικών αεροζόλ στην ατμόσφαιρα έχει πιο ουσιαστικό αποτέλεσμα στις παγκόσμιες θερμοκρασίες από την ποσότητα στάχτης που παράγεται σε μια έκρηξη. Τα θειικά αεροζόλ φαίνεται ότι χρειάζονται αρκετά χρόνια για να φύγουν από την ατμόσφαιρα, κάτι που είναι ένας από τους λόγους που τα αποτελέσματά τους είναι τόσο εκτεταμένα και έχουν τόσο μεγάλη διάρκεια.

Οι μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις έχουν πρόσθετα κλιματικά αποτελέσματα πέρα από τη μείωση της παγκόσμιας θερμοκρασίας και την όξινη βροχή. Η στάχτη και τα αέρια που διατηρούνται στην ατμόσφαιρα διασπούν το φως στο ερυθρό μήκος κύματος, έχοντας συχνά ως αποτέλεσμα υπέροχα χρωματιστά ηλιοβασιλέματα και ξημερώματα σε ολόκληρο τον κόσμο. Τα εντυπωσιακά οπτικά αποτελέσματα του σύννεφου της έκρηξης στο Κρακατόα το 1883 παρατηρήθηκαν σε ολόκληρο τον κόσμο και πιθανότατα ενέπνευσαν πολλούς καλλιτέχνες και συγγραφείς στο έργο τους. Οι φωτοβόλες, παλλόμενες αντανακλάσεις του ερυθρής γραμμής στον ορίζοντα κατά τη Δύση του Ηλίου στον Τάμεση του Λονδίνου, που αποτυπώνονται από τον βρετανό ζωγράφο William Ascroft για παράδειγμα, ίσως να έχουν εμπνευστεί από το αποτέλεσμα της έκρηξης του Κρακατόα.

 Το 1815, το ινδονησιακό ηφαίστειο Tambora προώθησε περισσότερη στάχτη και αέρια στην ατμόσφαιρα από οποιαδήποτε άλλη έκρηξη στην ιστορία και είχε ως αποτέλεσμα σημαντική ατμοσφαιρική ψύξη σε παγκόσμια κλίμακα, παρόμοια με του Κρακατόα μερικές δεκαετίες αργότερα.

•  Η αντίστροφη σχέση του κλίματος με τις ηφαιστειακές εκρήξεις:

 Ερευνητές του GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, σε συνεργασία με το πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, διαπίστωσαν, εκτός την επίδραση των ηφαιστείων στο κλίμα της γης, και μία αντίστροφη σχέση: το κλίμα επηρεάζει την ηφαιστειακή δραστηριότητα.

 Οι ερευνητές, ανακάλυψαν ισχυρές ενδείξεις για αυτή τη σχέση από ηφαιστειακές εκρήξεις που έγιναν στον Ειρηνικό Ωκεανό πριν από περίπου 1 εκατομμύρια χρόνια.
Τα βασικά στοιχεία προέκυψαν από την έρευνα με τίτλο: Fluids and Volatiles in Subduction Zones (SFB 574). Για περισσότερο από 10 χρόνια, μέσω του παραπάνω προγράμματος, γίνονται παρατηρήσεις και μετρήσεις των στρωμάτων τέφρας στον πυθμένα των ωκεανών, από εκρήξεις των τελευταίων 460.000 χρονών. Κατά την εξέταση των δειγμάτων εμφανίστηκαν συγκεκριμένα μοτίβα. Υπήρχαν περίοδοι όπου εμφανίζονταν ιδιαίτερα αυξημένες ηφαιστειακές εκρήξεις. Η σύγκριση των περιόδων αυτών με την αντίστοιχη κλιματική ιστορία, παρουσίαζε σημαντική ταύτιση. Οι περίοδοι αυξημένης ηφαιστειακής δραστηριότητας, συνεχίζονται με αύξηση της θερμοκρασίας και μείωση των πάγων.

Για να διευρύνουν το σκοπό των ερευνών, οι επιστήμονες μελέτησαν και άλλους πυρήνες γεωτρήσεων που είχαν ληφθεί από το πρόγραμμα International Integrated Ocean Drilling Program (IODP), όπως και από προηγούμενα προγράμματα. Με αυτό τον τρόπο, κατέγραψαν την ιστορία της γης για περίπου 1 εκατομμύριο χρόνια. Οι ερευνητές ανακάλυψαν με χρήση υπολογιστικών μοντέλων ότι σε περιόδους θέρμανσης του πλανήτη, οι πάγοι λιώνουν με γρήγορους ρυθμούς ενώ το βάρος των ηπείρων μειώνεται αλλά το βάρος των ωκεάνιων πλακών αυξάνει. Κάτι τέτοιο όμως αλλάζει το καθεστώς των τάσεων στο μανδύα της γης, ανοίγοντας νέα σημεία εισόδου μάγματος στην επιφάνεια της γης.