Извержения вулканов

 

В 1783 г. Бенджамин Франклин предположил, что извержение вулкана Лаки (Lakl) в Исландии ответственно за холодную погоду летом того же года в Европе. Вулканическую гипотезу количественно впервые исследовал Хампфрис (Humphreys, 1940). Хотя его трактовка некоторых важных аспектов была неправильной, Хампфрис продемонстрировал возможность воздействия вулканических извержений на глобальный климат. Идея возбуждения жестких климатических флуктуации большими выбросами аэрозоля в атмосферу была высказана в работе Будыко (Будыко, 1974), где рассмотрены потенциальные эффекты нескольких больших извержений, возникающих на протяжении относительно короткого интервала времени. В последнем обзоре (Toon, Pollack, 1982) освещено современное состояние наших знаний о вулканических эффектах. Авторы пришли к заключению, что большие извержения вулканов могут повлиять на климат за счет выбросов газов, которые приводят к формированию капелек серной кислоты в стратосфере. Частицы вулканического пепла, как правило, имеют много больший размер и быстро выпадают из атмосферы.
Хотя на первый взгляд слои вулканического аэрозоля могут служить приемлемым аналогом тех загрязнений, которые, как предполагается, будут вызваны ядерными взрывами и пожарами, фактически они обладают совершенно иными свойствами. Оптические характеристики капелек серной кислоты и дымовых частиц сильно различаются. Капельки серной кислоты практически прозрачны в видимом диапазоне длин волн. Таким образом, основной обусловленный ими эффект состоит в рассеянии солнечного излучения и следовательно, увеличении планетарного альбедо. Они заметно поглощают инфракрасное излучение и могут привести к локальному нагреву стратосферы, задерживая восходящий поток тепловой радиации, испускаемой поверхностью и нижней атмосферой (Labitzke et al., 1983).
Далее, все модельные расчеты эффектов, обусловленных вулканическими аэрозолями, предсказывают малое падение температуры поверхности на больших пространствах. Однако такое похолодание никогда не наблюдалось непосредственно. Правда, существуют косвенные свидетельства того, что после мощных вулканических извержений наблюдается холодная погода летом (Stommet, Stommel, 1983). Келли и Сир (Kelly, Sear, 1984) считают, что извержения также могут быть ответственны за падение среднемесячных температур поверхности суши на величину порядка нескольких десятых градуса в течение нескольких месяцев после извержения. На локальных масштабах, как показали Масс и Робок (Mass, Robock, 1982), суточные вариации температуры поверхности сглаживались под облаками вулканического пепла после извержения вулкана Сент-Хеленс. Видимо, облако пепла днем охлаждает поверхность, отражая и поглощая солнечную радиацию, а ночью препятствует выхолаживанию поверхности. Однако это было документально подтверждено лишь в течение нескольких дней после извержения. Попытки выделить температурные сигналы в более поздние моменты времени как на поверхности, так и в верхних слоях атмосферы оказались безуспешными, по-видимому, из-за того, что основная доля больших частиц пепла выпала в течение первых нескольких дней, а оставшийся сернокислотный аэрозоль и пепел рассеялись слишком быстро.