SHMÚ vydal meteorologické výstrahy na Nízke teploty Zobraziť výstrahy

Aktuality SHMÚ

23 SEP 2010

Vulkanické erupcie a globálna klíma

KLIMATOLÓGIA | 23.9.2010 | ANALÝZA | JOZEF PECHO

Sopky hrajú pri utváraní globálneho obrazu klímy, a najmä jeho premenlivosti dôležitú úlohu. Materiál v podobe prachových a plynných častíc, ktorý vyvrhujú pri svojej pravidelnej aktivite do vyšších vrstiev atmosféry, dokáže ovplyvniť chemické, radiačné a dynamické vlastnosti zemskej atmosféry. To, ako významne konkrétny vulkán klímu skutočne aj ovplyvní závisí hneď od niekoľkých faktorov. Popri sile samotného sopečného výbuchu a geografickej polohy sopky sú to predovšetkým chemické zloženie a množstvo vyprodukovaných častíc ako aj ich vertikálne rozloženie a koncentrácia v jednotlivých vrstvách atmosféry. Z tohto pohľadu je dôležité, aby sa vyvrhovaný materiál dostal do čo možno najväčších výšok a mal vysoký podiel zlúčenín na báze síry. Prítomnosť sopečných aerosólov vo výškach nad 15-20 km dokáže ovplyvniť klímu aj na niekoľko rokov.  

Trochu z histórie

Deň po veľkej erupcii Vezuvu v roku 79 n.l. si Plínius Mladší povšimol, že slnko v dôsledku veľkej koncentrácie sopečného popola, prachu a plynov znížilo svoju svietivosť na úroveň, aká je bežne vídaná pri zatmeniach Slnka. Tento efekt bol pravdepodobne len lokálny a obmedzoval sa na oblasť Neapolského zálivu. Bol to však až Benjamin Franklin, ktorý ako prvý vedec rozpoznal súvislosť medzi výskytom neobvyklej, suchej hmly vo Francúzsku v lete roku 1783 ako aj mimoriadne chladnou zimou na prelome rokov 1783/84, a veľkou sopečnou erupciou. Vtedy ešte nevedel, že išlo o legendárnu erupciu sopky Laki na Islande. Súdobé chemické rozbory tejto hmly dokázali identifikovať látku, ktorú v súčasnosti poznáme pod názvom kyselina sírová (H2SO4). Aby sa však tento problém dostal do širšieho povedomia muselo ubehnúť ešte ďalších 100 rokov.
 
Bola to práve známe indonézska sopka Krakatoa, ktorej erupcia a najmä jej globálne dopady vzbudili celosvetovú pozornosť tak médií ako aj bežných ľudí. Nezvyčajne sfarbené západy a východy Slnka a Mesiaca neunikli pozornosti aj tých, ktorí sa obyčajne na oblohu nepozerajú. Medzi hlavné príčiny, ktoré mali mať na svedomí tieto nezvyčajné javy bol zaradený aj kremičitý sopečný prach a plyny obsahujúce zlúčeniny síry. Len na margo týchto udalostí môžeme pripomenúť, že v pamäti vtedajších ľudí sa ešte črtali spomienky na obdobné úkazy, spôsobené dokonca ešte masívnejšou vulkanickou erupciou. Reč je o mimoriadne ničivom vulkanickom výbuchu Tambory z roku 1815. Po sérii troch silných erupcií v Karibiku v roku 1902 a predovšetkým najsilnejšej erupcii 20. storočia, aljašskej sopky Katmai (Novarupta) z roku 1912, dospeli dvaja vedci (C. G. Abbot a W. J. Humphreys), nezávisle jeden od druhého, k záveru, že sopečná aktivita môže viesť k dočasnému hemisférickému až globálnemu ochladeniu klímy. Neskoršie vedecké štúdie ako aj priame pozorovania a merania zo zeme, lietadiel a vesmíru potvrdili, že sa tento efekt zvýrazňuje najmä po mimoriadne silných erupciách sopiek nachádzajúcich sa prevažne v tropickom pásme. Tieto závery boli doložené najmä empirickými údajmi po mimoriadnej sopečnej aktivite vulkánov Agung (Indonézia, 1963), Mt. St. Helens (USA, 1980), El Chichón (Mexiko, 1982) a Mt. Pinatubo (Filipíny, 1991).
 
 
Obr. 1 Sopka Eyjafjallajökull (vľavo) „očami“ meteorologickej družice dňa 17.4.2010. Oblak popola a prachu v tento deň šíril prevažne na juh od ostrova Island. (Foto: REUTERS/NERC Satellite Receiving Station, Dundee University, Scotland); v prípade, že sa sopečný prach a popol dostanú pri erupciách až do stratosféry, môžu mať bezprostredný vplyv na klímu danej pologule, v prípade mimoriadne silných erupcií majú dôsledky väčšinou globálny rozsah (Pinatubo, El Chichon) (vpravo; Foto: HALLDOR KOLBEINS/AFP/Getty Images)
 
Klimatický efekt sopečných erupcií
Keďže aj po mimoriadne silných erupciách zotrvávajú prachové a popolové častice v atmosfére rádovo len niekoľko týždňov, prípadne mesiacov, sú to práve plyny a medzi nimi najmä SO2, CO2, H2O, N2, H2S a HCl, ktoré odrážajú alebo pohlcujú v stratosférických výškach časť priameho slnečného žiarenia a ochladzujú tak dostatočne výrazne prízemné vrstvy troposféry (najnižšie ležiaca vrstva atmosféry). Pre vulkanológov a predovšetkým klimatológov je zaujímavý najmä oxid siričitý (SO2), ktorý vo voľnej atmosfére veľmi ľahko reaguje s vodnou parou, pričom vznikajú drobné aerosólové kvapôčky kyseliny sírovej (H2SO4). Vrstva kyseliny sírovej veľmi účinne zabraňuje prenikaniu krátkovlnnej a viditeľnej časti slnečnej radiácie k zemskému povrchu, ktorý sa následne ochladzuje. Naopak vrstva samotná sa vplyvom zvýšeného pohlcovania energie slnečného žiarenia a tepelnej radiácie zemského povrchu a oblačnosti ohrieva. Z tohto vyplýva, že čím výraznejšie sú v sopečných aerosóloch zastúpené práve plynné zlúčeniny síru, tým výraznejší dopad to v konečnom dôsledku môže mať na globálnu klímu.
 
To však nie je ani zďaleka všetko. Ako sme už spomenuli v úvode, jedným z najdôležitejších faktorov je aj geografická poloha konkrétnej sopky. Oblasti s výskytom aktívnych vulkánov nie sú na zemskom povrchu rozmiestnené rovnomerne, avšak ani náhodne. Až na niektoré výnimky sa ich výskyt obmedzuje na kontaktné zóny litosférických dosiek. Jedna z najvýraznejších takýchto línii ohraničuje Tichý oceán a nazýva sa tiež „Ohnivý prstenec“. Jeho súčasťou sú napríklad sopky v Chile, Peru, Ekvádore, Mexiku, USA, na Aljaške, Aleutských a Kurilských ostrovoch, v Japonsku a na Filipínach. Klimatológovia si pre účel svojich analýz rozdelili sopky na dve skupiny, a to na vulkány tropické (do 30° j. a s. g.š.) a mimotropické (nad 30° j. a s. g.š.). Pre globálnu klímu majú význam najmä tie tropické, ktorých prachové a plynné aerosóly dokáže stratosférické (aj troposférické) prúdenie v nízkych zemepisných šírkach rozniesť rovnomerne okolo celého rovníka do 2 až 3 týždňov po erupcii. Šírenie vulkanických aerosólov do vyšších zemepisných šírok je však už o niečo pomalšie, pretože naráža na niekoľko bariér, ktorých priechodnosť závisí najmä od ročného obdobia. Ale aj napriek tomu to sopečnému oblaku netrvá zväčša ani jeden rok, aby sa prepracoval až k pólom. Mimotropické vulkány sa globálne presadzujú neporovnateľne ťažšie a väčšinou sa im to ani nepodarí. Aerosóly vulkanických erupcií vo vyšších zemepisných šírkach sa pod 30° šírky jednoducho nedostanú a tak je im tropické pásmo, kde by ich vplyv bol výraznejších, odoprené. K takejto situácii došlo dokonca aj po tak výnimočne silných erupciách, akými boli napríklad Laki z roku 1783 a Katmai zo začiatku 20. storočia (1912).
 
 
Obr. 2 Statické výboje sú v oblakoch sopečného prachu veľmi časté a sú rovnako pôsobivé ako tie, ktoré zaznamenávame počas búrok (Foto: HALLDOR KOLBEINS/AFP/Getty Images)
 
Okamžitý klimatický efekt v podobe ochladenia prízemných vrstiev atmosféry sa objavuje zväčša už jeden mesiac po erupcii a pretrváva 3 až 6 mesiacov. Následné mierne oteplenie je v prvom roku po erupcii opäť vystriedané ochladzovaním, ktoré môže v závislosti od rozsahu sopečného výbuchu pretrvať až 5 rokov. V prípade mimotropických erupcií zvykne byť už prvá zima danej pologule mimoriadne chladná a nasledujúce letá výrazne vlhké (došlo k tomu napríklad po erupcia sopky Laki). Efekt tropických erupcií v mimotropických šírkach je však diametrálne odlišný. Zatiaľ čo sa trópy výrazne ochladzujú, kontinentálne oblasti vyšších zemepisných šírok sú dočasne teplejšie, najmä v zime. Je to dôsledok výraznejšieho prúdenia teplého oceánskeho vzduchu (v dôsledku intenzívnejšieho zonálneho prúdenia pozdĺž rovnobežiek) nad kontinenty danej pologule. Celkovým výsledkom je však globálne ochladzovanie, a to predovšetkým kvôli väčšej rozlohe tropického pásma.   
 
Erupcia Eyjafjöllu bola nevýznamná
V tohto roku sa po takmer 190 rokoch prebudila k životu necelých 1700 metrov vysoká sopka Eyjafjallajökull (známa tiež ako Eyjafjöll), ležiaca v tieni známejšieho a aktívnejšieho vulkánu Katla na juhu Islandu. Aj keď sopka pripomenula vulkanológom svoj aktívny status už v marci, riadne si začala „odkašliavať“ až v stredu, 14. apríla, kedy sa do výšky približne 8 km vzniesli prvé oblaky tmavého sopečného popola a prachu a nasmerovali si to priamo do Európy, kde doputovali deň po erupcii. Výsledkom bolo uzavretie vzdušného priestoru pre leteckú dopravu vo väčšine krajín západnej a strednej Európy, desaťtisíce zrušených letov a v neposlednom rade aj značný chaos na letiskách a veľké masy nespokojných cestujúcich, netrpezlivo čakajúcich v odletových halách. V súvislosti s touto, viac-menej len priemernou erupciou sa najmä v laických kruhoch začalo špekulovať o tom, že výbuch Eyjafjöll neobmedzí len leteckú dopravu, ale dokonca môže ovplyvniť aj globálnu klímu. Už teraz však môžeme až s matematickou istotou povedať, že sa tak s najväčšou pravdepodobnosťou nestane. Aký efekt na globálnu klímu skutočne majú sopečné erupcie? Závisí to nielen od charakteru vulkanických produktov, ich chemického zloženia a sily erupcie, ale aj od geografickej polohy aktívnej sopky.
 
Ak si odmyslíme nepríjemnosti, ktoré sopka Eyjafjöll spôsobila leteckým spoločnostiam v Európe a Spojených štátoch, tak popri dopadoch v bezprostrednom okolí sopky sa zatiaľ žiadne globálnejšie dôsledky erupcie neprejavili a je veľmi pravdepodobné, že pri spomenutých ťažkostiach to všetko aj skončí. Dôvod je veľmi prostý. Čo do sily výbuchu a množstva vyprodukovaného popola, prachu a lávy sa erupcia sopky Eyjafjöll nemôže ani zďaleka rovnať s takou udalosťou, akou bola napríklad erupcia filipínskej sopky Mt. Pinatubo z júna 1991. Počas tejto pamätnej erupcie sa dostalo do atmosféry sto násobne väčšie množstvo sopečného popola a prachu (10 km3), ktoré dokázalo v nasledujúcich, minimálne troch rokoch ovplyvniť (ochladiť) klímu na celej Zemi. Dôsledky výbuchu bolo možné v zemskej atmosfére ľahko pozorovať ešte sedem rokov po výbuchu. V prípade v súčasnosti aktívneho vulkánu Eyjafjöll to s vysokou pravdepodobnosťou nehrozí.
 
 
Obr. 3 Oblasť na juh od sopky Eyjafjallajökull za zakrátko po erupcii zo 14.apríla 2010 zmenila na mesačnú krajinu so zhoršenou dohľadnosťou (vľavo; Photo: Omar Oskarsson); priamym a na prvý pohľad viditeľným prejavom sopečnej erupcie je výraznejšia absorbcia a rozptyl slnečného žiarenia kratších vlnových dĺžok, čoho dôsledkom sú aj výrazne „červenšie“ západy a východy Slnka. (vpravo; Foto: FABRICE COFFRINI/AFP/Getty Images)
 
Posledné odhady vulkanológov o množstve vychrlenej tefry (popola a prachu) hovoria o 140 miliónoch m3, ktoré boli emitované do atmosféry v priebehu prvých 72 hodín erupcie. Popri relatívne slabej erupcii sopku Eyjafjöll do určitej miery znevýhodňuje aj jej poloha vo vysokých zemepisných šírkach severnej pologule. Aby sopka dokázala zásadných spôsobom ovplyvniť globálnu klímu, je najlepšie ak sa nachádza v tropickom pásme, v blízkosti rovníka, kde prúdenie v atmosfére dokáže veľmi efektívne rozniesť sopečné aerosóly takmer rovnomerne po celej Zemi a účinne tak znížiť intenzitu prichádzajúceho slnečného žiarenia. Ak sa však vulkán nachádza vo vyšších zemepisných šírkach a jeho erupcia nie je výnimočne silná, jeho vplyv sa obmedzuje len na pologuľu, na ktorej sa nachádza. To znamená, že v prípade dokonca aj silnejšej erupcie Eyjafjöllu (viac ako 3. stupeň VEI – Index sopečnej explozivity), prípadne inej islandskej sopky, by sa jej vplyv obmedzil len na severnú pologuľu. 
 
Island a jeho „ľadovcové“ vulkány
Island je skutočnou krajinou sopiek, pretože okrem Eyjafjöllu sa tu nachádza ďalších 29 vulkánov aktívnych v období zatiaľ poslednej geologickej periódy, Holocénu. Niektoré z nich sú pre Islanďanov oveľa nebezpečnejšie než Eyjafjöll, a to nielen kvôli svojej častej a pravidelnej aktivite (Hekla), ale aj preto, že ležia pod mohutnými ľadovcami (Katla, Grímsvötn), takže v prípade erupcie môžu vyvolať ničivé povodne (v miestnom jazyku tiež nazývané jökulhlaups). K takýmto nebezpečným situáciám dochádza pomerne často najmä v prípade sopky Grímsvötn (naposledy v novembri 2004) ležiacej pod 200 metrov hrubou vrstvou ľadu v centrálnej časti najväčšieho islandského ľadovca, Vatnajökull. Povodne z roku 2004, prípadne z roku 1996 boli mimoriadne závažné, no našťastie sa vyhli oblastiach, kde žijú ľudia. Niet sa preto čomu čudovať, že obavy vulkanológov v posledných dňoch smerujú k mohutnému, aj keď nie až tak vysokému vulkánu Katla, ktorý sa rozprestiera východne od Eyjafjöllu a pokrýva ho rozsiahly, miestami až 500 metrov hrubý ľadovec Myrdalsjökull, štvrtý najväčší na Islande. V prípade, že by sa Katla prebudila k životu, jej erupcia by bola pravdepodobne nielen silnejšia (4. až 5. stupeň VEI), ale hrozila by roztopiť značnú časť ľadovca neporovnateľne väčšieho objemu, ako je to v prípade ľadovca Eyjafjallajökull.
 
Ďalším kandidátom na prípadnú erupciu je aj v 20. storočí oveľa aktívnejšia sopka Hekla, nachádzajúca sa severne od Eyjafjöllu, v tesnej blízkosti východnej vetvy Stredoatlantickej riftovej zóny, ktorá oddeľuje západne ležiacu Severoamerickú litosférickú dosku od Euroázijskej, ktorá sa pomaly posúva na východ. Hekla bola v 20. storočí aktívna hneď sedem krát, aj keď je pravda, že jej erupcie zväčša dosahovali len druhý, prípadne tretí studeň intenzity. Jej aktivita sa najčastejšie prejavuje vytekaním lávy pozdĺž 5,5 km dlhej trhliny Heklugjá. Naposledy dala Hekla o sebe vedieť vo februári roku 2000.   
 
Poobhliadnutie sa za Laki
Súčasná vulkanická aktivita je však len slabým odvarom toho, čo zažili Islanďania počas ôsmich mesiacov v rokoch 1873 až 1874, kedy došlo k najväčšej známej lávovej erupcii v historickej dobe. Od júna 1783 do februára 1874 sa láva s neustávajúcou intenzitou vylievala z 27 km dlhej trhliny Laki, na ktorej vzniklo dovedna až 130 sopečných kráterov. Celkový objem lávy, ktorý Laki vyprodukovala bol ohromný. Takmer 15 km3 roztavených bazaltov pokrylo v priebehu erupcie vyše 550 km2 územia (približne rozloha okresu Svidník). Ide o bezkonkurenčne najväčší lávový prúd zaznamenaný v historickej dobe na Zemi. Aby sme si objem tohto lávového prúdu vedeli predstaviť v reálnych dimenziách Slovenska, skúsme použiť parametre Liptovskej Mary, našej, objemovo najväčšej priehrady. Laki by ju bez problémov naplnila takmer 45-krát! Mimoriadne bolo aj množstvo plynov, najmä oxidu siričitého, emitovaných do atmosféry. Sopka Pinatubo by musela vybuchnúť 6-krát (!) v priebehu 8 mesiacov, aby sa vyrovnala Laki, ktorá do atmosféry vychrlila 120 miliónov ton SO2
 
 
Obr. 4 Erupcia Laki výrazne poznačila charakter krajiny aj vo vzdialenejšom okolí. Jej dopad bol citeľný takmer vo všetkých kútoch severnej pologule (vľavo); vulkán Grímsvötn (vpravo) je najčastejšie vybuchujúcou sopkou na Islande, jej erupcie sú, vzhľadom na jej polohu pod ľadovcom Vatnajökull, vždy sprevádzané katastrofálnymi povodňami jökulhlaups
 
Následky erupcie Laki sa vymykajú bežnej skúsenosti nielen vulkanológov, ale aj bežných ľudí. Pre Islanďanov bola Laki nepredstaviteľnou katastrofou, ktorá dokázala v nasledujúcich rokoch, najmä v dôsledku strašného hladomoru, zredukovať počet obyvateľov ostrova o celú pätinu. Dôsledky sa však nevyhli ani oblastiam mimo Islandu. Modravý oblak plynov, pripomínajúci smog, visel nad celou Európu dlhé štyri mesiace a slnečné žiarenie bolo tak slabé, že sa ľudia mohli pozerať do slnka bez obáv, že by ich oslepilo. Nepriazeň počasia a veľká neúroda v nasledujúcich rokoch postihla takmer celú Európu, kde napríklad vo Francúzsku viedli až k sociálnym nepokojom, ktoré napokon vyústili do Francúzskej revolúcie v roku 1789. A aby toho nebolo málo, zima na prelome rokov 1783/84 patrila v Európe medzi najtuhšie za posledných 500 rokov! Ešte šťastie, že erupcie ako Laki sú dokonca aj v globálnej perspektíve veľmi zriedkavé.
 
Ak by Laki vybuchla v súčasnosti, čo sa samozrejme tak ľahko nestane a skutočne to ani nehrozí, dôsledky pre Európu a celú severnú pologuľu by boli nepredstaviteľne horšie ako je to v prípade vulkánu Eyjafjallajökull, ktoré sa našťastie obmedzili len na dočasne prerušenie leteckej dopravy v severoatlanticko-európskeho priestoru. Chladnejšieho leta či dokonca zimy, prípadne veľkej neúrody zapríčinenej sopečnou erupciou sa v nasledujúcom období zatiaľ obávať nemusíme. „Očistné“ procesy fungujúce v spodnej troposfére dokážu sopečné aerosóly vymiesť z atmosféry v priebehu maximálne niekoľkých týždňov.
 

Analýzu pripravil: Mgr. Jozef Pecho



skok na menu ↑


skok na začiatok stránky ↑