أثر النشاط البركانات المعنية بالمناخ البيئة

مقدمة: الوجه المزدوج للقوة البركانية

إن البراكين النشطين من بين أكثر الظواهر الطبيعية دينامية وقوة في الأرض، القادرة على إعادة تشكيل المناظر الطبيعية، وتغيير الكيمياء في الغلاف الجوي، والتأثير على الأنماط المناخية العالمية، وفي حين أن الانفجارات كثيرا ما ترتبط بتدمير فوري، فإن تأثيرها على المناخ والبيئة الأوسع نطاقا يتراوح بين أيام وألفينية، ففهم هذه التفاعلات المعقدة أمر حاسم بالنسبة لنموذج المناخ، والتأهب للكوارث، وإدارة النظم الإيكولوجية.

Short-Term Climate Effects: The Role of Sulfate Aerosols

عندما يحدث ثورة بركانية كبيرة يمكن أن تحقن كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت في الستراتوسفير، بمجرد أن تصل هذه المادة إلى بخار الماء وتجمع بينه وبينه لتشكل هوباءاً عالياً من الكبريتات، فتلك الجسيمات المجهرية تعمل كدرع مُجسّد، تُبعثر في الأشعة الشمسية إلى الفضاء.

إن ثورة جبل بيناتوبو في الفلبين في عام 1991 مثال موثق جيداً، حيث حقن حوالي 20 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون في طبقة الستراتوسفير، مما أدى إلى انخفاض في درجات الحرارة العالمية يبلغ نحو 0.5 درجة مئوية (0.9 درجة مئوية) خلال السنتين التاليتين، وقد لوحظت آثار مماثلة للتبريد بعد انفجارات كبيرة أخرى، مثل إل شيخون في عام 1982 ودرجة حرارة كراكاتوا في عام 1883.

ويحد من استمرار تأثير التبريد طول عمر الهباء الجوي الكبريتي في طبقة الستراتوسفير، أي قبل سنة أو ثلاث سنوات من تسويته أو غسله، غير أن الاندلاعات الكبيرة المتكررة يمكن أن تنتج أثرا تراكميا للتبريد على مدى فترات أطول، وعلى سبيل المثال، ساهمت سلسلة من الانفجارات الرئيسية في أواخر القرن السادس عشر في تبريد عصر الجليد المتجمد الشمالي.

Mechanisms of Aerosol Formation and Climate Forcing

ويشتمل تكوين الهباء الجوي الكبريتي على عدة خطوات كيميائية، كما أن ثاني أكسيد الكبريت يتفاعل مع متطرفات الهيدروكسيل لتكوين ثلاثي الكبريت (SO3)، الذي يتفاعل بعد ذلك مع بخار الماء لإنتاج حمض الكبريتيك (H2SO4). كما أن الجسيمات الحمضية المرئية على الجسيمات الموجودة أو النواة لتشكل قطرات جديدة من مقياس الهباء.

ومن الآثار الهامة الأخرى تغير كيميائي الأوزون في الغلاف الجوي العلوي، حيث أن الأيروسول الكبريتي يوفر سطحاً لتفاعلات كيميائية غير متجانسة يمكن أن تدمر الأوزون، ولا سيما في خطوط العرض المتوسطة، ويمكن لنضوب الأوزون، مع أنه مؤقت، أن يزيد من الإشعاع الفوق البنفسجي الضار على السطح، ويواصل الباحثون دراسة هذه التفاعلات لصقل نماذج المناخ التي يجب أن تُحسب للإصابة الطبيعية والبشرية.

مقارنة التبريد البركاني إلى الإنذار المسبب للإنسانية

ومن الضروري وضع التبريد البركاني في سياق تغير المناخ الذي يتسبب فيه الإنسان، كما أن التبريد من ثورة كبيرة مثل بيناتوبو هو أمر يقل حجما عن اتجاه الاحترار الذي يحركه ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، فضلا عن أن الانبعاثات البركانية من ثاني أكسيد الكربون لا تذكر مقارنة مع عوامل الاحترار العالمي التي تتراوح بين 0.2 و0.3 مليار طن سنوياً وما يزيد على 36 مليار طن من الاحتراق في الوقود الأحفوري.

انبعاثات غازات الدفيئة البركانية: ثاني أكسيد الكربون وما بعده

وفي حين أن الهباء الجوي الكبريتي يهيمن على الاستجابات المناخية القصيرة الأجل، فإن البراكين تطلق أيضاً كوكتيل من غازات الدفيئة، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون، والميثان، وبخار المياه، والبخار البركاني الأكثر وفرة، ولكن خلفيته العالية في الغلاف الجوي تعني أن المساهمات البركانية تتناقص بسرعة.

على أي حال، في الوقت الجيولوجي، كان للطيور البركانية دور رئيسي في تنظيم دورة كربون الأرض، وخلال فترات من البركانية المكثفة، مثل وضع مقاطعات إيغنيوس الكبيرة، ارتفعت مستويات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير، مما أدى إلى حدوث ظواهر دفيئة وانهيار جماعي، وتبرز آثار الديكان في الهند وخطابات سيبيريا أمثلة تقليدية مرتبطة بالتغيير النهائي المحتمل.

الميثان وغازات أخرى

وبالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون، فإن البراكينات التي تنتج الميثان، وهو غاز حرفي قوي، وإن كان بكميات أصغر، ينتج الميثان عن الانهيار الحراري للمواد العضوية في نظم الطاقة الحرارية المائية الضحلة، كما أن بعض البركانيات تطلق أيضاً سداسي فلوريد الكبريت وهو أكثر فعالية من حيث انبعاثات غازات الدفيئة من ثاني أكسيد الكربون، ولكن الكميات ثلاثية.

Environmental Devastation and Recovery

وكثيرا ما يكون الأثر البيئي الفوري لبركان نشط كارثيا، إذ أن التدفقات المزروعة، وتدفقات الغلاف، والرماد يمكن أن تطفح كل الحياة في مسارها، فإلى جانب منطقة الانفجار، فإن الرماد البركاني، والمناطق الكبيرة من المياه الزجاجية، التي تصل إلى مئات أو حتى آلاف الكيلومترات التي تهبط فيها المياه، وتعاني آشفال من أضرار في النباتات نتيجة لتركات الكدمات وقطع الصور

كما أن الأمطار الغزيرة هي نتيجة أخرى للانبعاثات البركانية، حيث إن ثاني أكسيد الكبريت وكلوريد الهيدروجين المفرج عنه أثناء الانفجارات التي تذوب في الرطوبة الجوية في الغلاف الجوي لتشكيل حمضات من الكبريت والهيدروك، وقد سُجلت في نهاية المطاف مواد تربة مائية ذات سمدة عالية، وكمية منخفضة إلى ثلاثة أنواع (تشبه بالفينغار) بالقرب من فتحات نشطة.

الآثار على النظم المائية

كما يمكن أن تؤثر ثورات البركان تأثيراً كبيراً على البحيرات والأنهار والمحيطات، حيث يُحدث الشلال تركيزات عالية من الحديد والفوسفور والمغذيات الأخرى في أجساد المياه، مما يؤدي أحياناً إلى تذبذب الطحالب، ويمكن أن تُنبَط هذه الأكسجين وتتسبب في قتل الأسماك، وفي المحيط، اقتُرح تخصب الحديدي البركاني كآلية لخفض ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

قدرة النظام الإيكولوجي على التكيف والخلافة

إن استعادة المناظر البركانية عملية تدريجية للخلافة الأولية، ففي حالة تدفقات الحمم الخالصة أو الرواسب السميكة، فإن الجير والموسى كثيرا ما يكون أول مستعمرات، تليه الأعشاب والأشباح، حيث إن وصول الحيوانات إلى الكائنات الحية والطيور والثدييات إلى إعادة بناء الغطاء النباتي، وفي بعض الحالات، تتسارع ديناميات التعاقب بفعل المادة البيولوجية.

حرف جيولوجية وعلمية طويلة الأجل

إن بناء مناطق جبلية مثل الأنديز وسلسلة هاواي هي النتيجة المباشرة للنشاط البركاني المستمر، وهذه التكويكات تُغير أنماط الطقس الإقليمية، وتخلق ظلاً من الأمطار، وتؤثر على تداول الرياح، كما أن البراكين تطلق كميات كبيرة من الغازات خلال فترة انقطاعها، وليس فقط أثناء فترة انقطاعها.

وربما يكون الأثر المناخي الأعمق على المدى الطويل هو احتمال حدوث تحلل، كما أن الإفراط في التصريف، الذي يُعرف بأنه ثورة مع مؤشر انفجار بركاني يبلغ 8 سنوات، يمكن أن يقذف أكثر من 000 1 كيلومتر مربع من المواد، ومن الأمثلة على ذلك انهيار طبقة الأوزون منذ 000 74,000 سنة في إندونيسيا، ومتوسط حرارة اليلوستون إلى 100 درجة حرارة عالية.

الصنع البركاني والأعشاب الجليدية

هناك دليل على أن تجمّع الإنفجارات الكبيرة يمكن أن يُحدث أو يُضخم دورات الجليدية، وتركيب الإشعاع الشمسي المخفض من الهباء البركاني، وارتدادات إيجابية من الجليد والجليد يمكن أن يُدفع النظام المناخي إلى حالة أكثر برودة، وعكس ذلك، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركاني المطولة خلال فترات الشق القارية ترتبط بمناخات الدافئ، مثل سجل البحثي للأوجين (قبل 50 مليون سنة).

دراسات الحالة: حالات الإغراء التاريخية ودروسها

إن دراسة الاندلاعات المحددة تكشف عن التفاعل الحقيقي للنظم البركانية والبيئية، وإن ثورة جبل تامبورا في إندونيسيا في عام 1815 هي أقوى ثورة في التاريخ المسجل، وقد أفرجت عن ما يقدر بـ 10 بلايين طن من ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي، مما تسبب في حدوث ثورة في العالم دون سمر في عام 1816، وقد انخفضت درجات الحرارة العالمية بمقدار 0.4 إلى 0.7 درجة مئوية، مما أدى إلى انتشار إخفاقات في المحاصيل.

وقد أظهر انفجار إيجافجالاجول في أيسلندا في عام 2010 ضعف الطيران الحديث حتى إلى الأعماق المتوسطة، مما أسفر عن إغلاق المجال الجوي فوق أوروبا كلف بلايين الدولارات وقطع ملايين المسافرين، كما أبرز الحدث التقدم المحرز في وضع نماذج الرصد والتفكك بواسطة السواتل، مما يتيح للسلطات الآن اتخاذ قرارات أكثر دقة بشأن السلامة الجوية.

وقدّم جبل سانت هيلينز (1980) بيانات حاسمة عن ديناميات الانفجارات الجانبية واستعادة النظام الإيكولوجي، حيث إن الانفجار الحاد يطغى الغابات ويودع الرماد في أنحاء شمال غرب الولايات المتحدة، غير أن المنطقة التي استردت جزئيا في غضون عقود قليلة، حيث تعود الأحياء البرية والأنواع الرائدة إلى الظهور، وهذه الحالة تبين قدرة النظم الإيكولوجية على الصمود عندما لا يعقب الانفجار نشاط بركاني مستمر.

الرصد والتخفيف: أدوات التفاهم

وللتنبؤ بتأثيرات البركانات النشطة وتخفيفها، يعتمد العلماء على مجموعة من تقنيات الرصد، إذ تكتشف الصور الزلازل الصغيرة التي كثيرا ما تسبق حدوث انفجارات، وتقيس محطات أخذ العينات الغازية التغيرات في معدلات التدفق ثاني أكسيد الكربون ونسب ثاني أكسيد الكربون وغيرها من المؤشرات التي تشير إلى حركة الماجستير.

وتحتفظ المنظمات الدولية مثل Smithsonian Institution ' Global Volcanism Program] و.]U.Gological Survey] بقواعد البيانات ونظم الإنذار المبكر.() وتستخدم الشبكات التعاونية مثل فريق رصد أكسيد الكبريت العالمي البيانات الساتلية لتوفير تقديرات للانبعاثات الخفية من القناع.

Climate Interventionation

وقد استلهم أثر التبريد الطبيعي للهيروسولات البركانية مقترحات بشأن الهندسة الجيولوجية الشمسية - المتعمدة في حقن الأيروسولات في طبقة الستراتوسفير لمواجهة الاحترار العالمي، وفي حين أن التجارب مثل مشروع SCoPEx قد تم النظر فيها، فإن الفكرة لا تزال مثيرة للجدل بسبب مخاطر استنفاد الأوزون، والاختلالات المناخية الإقليمية،

خاتمة

إن البراكين النشطين من العوامل القوية للتغيير، القادرة على تبريد الكوكب في موسم، وإطلاق غازات الدفيئة على مر قرون، وإعادة تشكيل المناظر الطبيعية على مدى آلاف السنين، وتهيمن آثارها المناخية القصيرة الأجل على تكوين الهباء الجوي الكبريتي، في حين توسط التأثيرات الطويلة الأجل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وبناء أشكال جديدة من الأراضي، وتتراوح الآثار البيئية بين التدمير الفوري والانتعاش الإيكولوجي النهائي، كما تشهد بذلك العديد من النظم الإيكولوجية.

إن فهم هذه العمليات ليس مجرد عملية أكاديمية، بل هو يُسترشد بها في نماذج المناخ، وتقييمات المخاطر، بل وحتى المناقشات بشأن الهندسة الجيولوجية، وبما أن سكان الأرض لا يزالون ينموون، ونظراً لأن النظام المناخي يواجه ضغوطاً غير مسبوقة من انبعاثات الوقود الأحفوري، فإن الدروس المستفادة من البركانات تصبح قيمة بصورة متزايدة، وأن الانفجار الرئيسي المقبل سوف يكون تجربة طبيعية، ويختبر قدراتنا التنبؤية، ويذكّرنا بالوصلات العميقة بين بيئة البحوث المتطوّرة.