Table of Contents
The Role of Volcanic Activity in Climate Change over Millennia
كان النشاط البركاني عاملا أساسيا في مناخ الأرض لمليارات السنين، وهو تشكيل التكوين الجوي، ودرجات الحرارة العالمية، والتطور البيولوجي، وفي حين أن الأنشطة البشرية تهيمن الآن على المناخ القصير الأجل، فإن الانفجارات البركانية تظل آلية طبيعية قوية قادرة على إحداث التبريد المفاجئ والاحترار التدريجي على النطاقات الزمنية تتراوح بين أشهر وملايين السنين.
إن الانفجارات البركانية تُدخل خليط معقد من الغازات والجسيمات في الغلاف الجوي، وحجم هذه الحقن وارتفاعها يحددان ما إذا كان الانفجار يدفئ أو يبرد الكوكب، والأحداث المتفجرة التي تصل إلى الغلاف الجوي يمكن أن تغير المناخ العالمي لسنوات، بينما تُحدث الانفجارات الفادحة في المقام الأول آثار على الطقس الإقليمي، ويحفظ السجل الجيولوجي أدلة على البركان القديم الذي يُحدث حساسية الجماعية والجليد الجليدية.
فهم الإرتفاعات البركانية
إن ثورة البركان تحدث عندما ترتفع الماما التي تولدت في مذبحة الأرض عبر القشرة، مدفوعة بضغط الطفرة والغاز، وتتوقف طبيعة الانفجار على تركيبة الماكما، والمحتوى المتقلب، ومقياس الترجيح، وتميل المغنطيسي الغنية بالسيليكا (العظمي، وأجهزة التفجير) إلى أن تكون الغازات المغناطيسية والفخخة أكثر تعقيداً، مما يؤدي إلى حدوث ثورة.
أنواع الإرتفاعات البركانية واحتمالات المناخ
- Effusive eruptions] — Characterized by the gentle outpouring of lava, often from fissures or shield volcanoes. These eruptions release gases (mainly water vapor and CO2) continuously but at relatively low altitudes. Large effusive events, such as flood basalt provinces, can.
- انفجارات تفجيرية ] - أحداث عنيفة تقذف الرماد والنبض والغازات عالية في طبقة الستراتوسفير، ويمكن لأقوىها، المعروفة باسم انفجارات بلينية أو فوق كلينية، أن تحقن ثاني أكسيد الكبريت على ارتفاعات تزيد على 20 كيلومتراً، وتظهر ضوء الشمس الناتج عن ذلك على طوله.
- Phreatomagmatic eruptions — Occur when magma interacts with water, creating powerful steam-driven explosions that can fragment magma into fine ash. These eruptions are common in subglacial or submarine settings and can inject significant amounts of fine particles into the atmosphere.
The climate impact of any eruption depends on the mass of SO2 released, the ]height of the injection, and the latitude of the volcano.
مجلة وغاز
وتحتوي المادة على تقلبات مفصولة - أساساً H2O، و CO2، وH2، وH2S، وHlogens (HCl, HF) وعندما تهبط الضغوط مع ارتفاع الماما، تبطل هذه الغازات وتتوسع وتفتت وتنفجر، وتكتنف نسبة الكبريت إلى غازات أخرى أهمية حاسمة في حرق المناخ، بينما تفرج البركانيات العريقية النموذجية عن نحو 1-2 Mt of SO2 في السنة
Short-Term Climate Effects: The Volcanic Winter
وبعد ثورة كبيرة في المتفجرات، يمكن أن يشهد المناخ تغيرات سريعة ومثمرة تعرف باسم الشتاء البركاني، وهذه الظاهرة تُعزى أساساً إلى هباءات الكبريت - وهي قطرات صغيرة من حمض الكبريتيك، تكون عندما يكون ثاني أكسيد الكربون متفاعلاً مع مفارقات بخار المياه والهيدروكسيل في الستراتوسفير، وهذه الهباءات تبعث في الإشعاع الشمسي القادم، مما يقلل من كمية الطاقة التي تصل إلى سطح الأرض وتتسبب في حدوث صاف.
دورة حياة الهباء
وبعد أن تُحقن هذه المادة في الغلاف الجوي، تُسجَّل المادة الثانية إلى حمض السلفوريك في غضون أسابيع، وتشكل الهباء الناتج عنها طبقة مستمرة من الهباء تنتشر على الصعيد العالمي عبر الرياح الستراتوسفيرية، وعادة ما يكون وقت إقامتهم 1-3 سنوات، تبعاً لانتقالات الانفجار وارتفاع الحقن، وفي نهاية المطاف تنمو الهباء الجوي بالتكدس والترس وتُب تدريجياً:
دراسات حالة عن الشتاء البركاني
- ()Mount Tambora (1815)] - The largest eruption in recorded history, Tambora ejected an estimated 150 km3 of tephra and 60 Mt of SO2. The following year, 1816, became known as theYear without a Summer) in the Northern Hemisphere. Snow widespread temperature fell in New England in June, crops,
- (الثورة الكاركتواية في (كراكاتوا في (1883 لقد هبطت درجة الحرارة العالمية بحوالي 0.4 درجة مئوية للسنوات الخمس القادمة
- Mount Pinatubo (1991)] – The second-largest eruption of the 20th century, Pinatubo lowered global temperatures by about 0.5°C for two years. It provided a natural laboratory for testing climate models and understanding the role of ]stratospheric ozone depletionter
وتدل هذه الأمثلة التاريخية على أنه حتى حدوث ثورة كبيرة واحدة يمكن أن يتجاوز مؤقتا الاحترار البشري، وإن كان الأثر يبدو عابرا، ولا تزال الغيومة المبردة مستمرة إلا إذا ظلت الغيوم الهوائي، أي ما يتراوح بين سنتين وثلاث سنوات، وعندما يتضح الهباء الجوي، فإن الغاز الدافئ الناجم عن الأنشطة البشرية يستأنف سيطرته.
Long-Term Climate Effects: Millennial and Geological Timescales
While the short-term effects of individual eruptions are dramatic, the long-term influence of volcanism operates over much longer timescales. Sustained volcanic activity over tens of thousands to millions of years can alter atmospheric chemistry, ocean circulation, and the carbon cycle, leading to profound climate shifts and even mass extinctions.
مقاطعتا فيضان الباسالت والحرب العالمية
Large igneous provinces (LIPs) arecums of enormous volumes of basalt erupted over geologically shortvals. The bestknown examples include the Deccan Traps (India, ~66 million years ago) and the Siberian Trapsia] (Rus2)
The Deccan Traps and the Cretaceous-Paleogene Extinction
The Deccan Traps erupted around the same time as the Chicxulub asteroid impact that marks the end of the Cretaceous period. Recent research suggests that volcanic outgassing from the Deccan Traps caused a warming of 2-4°C in the late Cretaceous, followed by a cooling pulse combined ecosystems
The Siberian Traps and the Permian-Triassic Extinction
وقد حدث أكبر انقراض جماعي في تاريخ الأرض في نهاية الفترة الفارمية، مما أدى إلى مقتل ٠٩ في المائة من الأنواع البحرية، وأطلقت ثورات التعقب السيبيري كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون، والميثان )من رواسب الفحم المسخ(، وأجهزة التحذير من الغازات الخبيثة، مما يؤدي إلى حدوث حرارة عالمية ]الانبعاثان: ١-١٠[ من آثار الارتفاع الواسع النطاق في المحيطات.
البراكين والمركبات الجليدية
وفي حدود زمنية ميلانكوفيتش (000 41 و000 100 سنة)، يمكن أن يتفاعل النشاط البركاني مع الدورات الجليدية، وعلى العكس من ذلك، فإن التفريغ الاصطناعي أثناء التحلل يقلل الضغط على غرف الماما، مما قد يؤدي إلى حدوث انفجارات، وعلى العكس من ذلك، يمكن للثورات الكبيرة أن تعجل التذبذبذب بتب آثار المناخ.
الغازات البركانية وآثارها التفاضلية
وتشتمل الانبعاثات البركانية على مزيج معقد من الغازات، كل منها له آثار مناخية متميزة، ويتوقف المناخ الصافي الذي يُفرض من ثورة معينة على النسب النسبية لكل من وكلاء [CO2, H2O] و]cooling (SO2, H2S)، وكذلك في عمر كل مركب.
أكسيد الكربون: غاز الدفيئة المستمر
ويقدَّر تدفق ثاني أكسيد الكربون البركاني العالمي بـ 100 إلى 300 طن سنوياً، وهو أقل من 1 في المائة من الانبعاثات البشرية المنشأ (حوالي 000 40 طن سنوياً في عام 2025). غير أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تتنافس أو تتجاوز النواتج البشرية الحديثة.
Sulfur Dioxide and Aerosol Coling
أما ثاني أكسيد الكبريت فهو العامل الرئيسي لعزل المناخ من البركانات، وقد يؤدي تأكسده إلى هباء مُعَبِّر يُحدِّد الطاقة الشمسية التي تصل إلى السطح، ويمكن أن يكون تأثير التبريد كبيراً: فقد تسبب انفجار البينتوبو في إزالة عالمية من الإشعاعات في السنة الأولى من هذا النوع.
ماء فابور: غاز ملوث ومربوط قصير
إن الانفجارات البركانية تحقن كميات كبيرة من بخار المياه في الستراتوسفير، لأن الغلاف الجوي الضيق يجف عادة، وهذا يمكن أن يعزز تأثير الدفء، وتأثير البخار المائي قوي ولكن قصير الأجل (الأسبوع إلى أشهر) لأنه قد يزدهر ويسقط، وفي انفجار هونغا - هونغا - هابواي، الذي يُقدّر حجما هائلا من الماء المميت.
Halogens and Ozone Chemistry
كما أن ثورات البراكين تطلق الكلور والفلور والمركبات البروم، ويمكن لهذه الهلوجينات أن تدمر الأوزون الستراتوسفيري، ولا سيما في خطوط العرض المتوسطة، وقد أدى انفجار البيناتوبو في عام 1991 إلى خفض مؤقت للأوزون العالمي بنسبة 5 إلى 10 في المائة، ويتيح استنفاد الأوزون وصول الإشعاع فوق البنفسج الضار إلى السطح ويمكن أن يغير درجات الحرارة الستراتوسفيرية، مما يؤثر بصورة غير مباشرة على أنماط المناخ مثل القطب.
Recent Volcanic Activity and Climate Research
وقد أدى الرصد العلمي الحديث إلى تقدم كبير في فهمنا للتفاعلات البركانية - المناخية.
جبل سانت هيلينز (1980)
The 1980 eruption of Mount St. Helens was the first major eruption extensively studied with modern instruments. It released about 1 Mt of SO2, a relatively small amount compared to Pinatubo. The main climatic impact was local and short-lived, but the eruption provided key insights into ash dispersal event
Eyjafjallajökull (2010)
The 2010 eruption of Eyjafjallajökull in Iceland produced an ash sbe that disrupted European air travel for weeks. The eruption's climate impact was minimal in terms of global temperature, but it demonstrated how even a moderate explosive eruption can affect regional weather patterns and [FLT fine parts]
عمليات التأشيرات البركانية الغواصة
معظم بركان الأرض يحدث على أرض المحيط لكن تأثيره المناخي غير مفهوم بشكل جيد، إن انفجار الغواصات حقن الغازات مباشرة في مياه البحر حيث يذوب أو يشكل أعمدة هيدرائية، وكان انفجار بركان هونغا - هونغا - هاراباي المغمور غير عادي، بسبب أنه اخترق سطح المحيط وحدث في مسافات كبيرة من الماء)٢(.
فولكانو - كليماتي فيدباك لووبز
وقد يؤثر تغير المناخ في النشاط البركاني نفسه، إذ يؤدي تلفيق الجليد وقبعة الجليد إلى الحد من الضغط على نظم الماغي الأساسية، مما قد يزيد من تواتر الانفجار في مناطق مثل أيسلندا وأنتاركتيكا، كما أن التغيرات السريعة في مستوى سطح البحر يمكن أن تؤثر على حقول الإجهاد البركاني.() ويعتبر فهم هذه الحلقات [(FLT:0]) من حلقات التعافي من الكوارث ) أمراً حاسماً لتقييم المخاطر في الأجل الطويل، حيث أن المناخ الدافئ يمكن أن يتسع.
خاتمة
النشاط البركاني كان تأثير ثابت وقوي على مناخ الأرض في التاريخ الجيولوجي، من التبريد المفاجئ القصير الأجل للفصل البركاني إلى الاحترار التدريجي الناجم عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المستمرة من المقاطعات الكبيرة، تظهر البراكين أن العديد من الطرق الطبيعية يمكن أن تدفع تغير المناخ على نطاق زمني يتراوح بين المواسم والأعيان، ويبرز سجل التذبذبات أن نظام الأرض حساسة للغاية
وفي العصر الحالي، تتجاوز الانبعاثات البشرية المنشأ كثيرا المساهمات البركانية في الغلاف الجوي، ولكن الانفجارات الكبيرة لا تزال بطاقة برية يمكن أن تقاوم مؤقتا الاتجاهات المناخية التي تحركها البشر أو تكثفها، ولا يكتسب تحسين الرصد والنماذج المتقدمة والبحوث المستمرة في الأحداث البركانية السابقة أهمية أساسية للتحضير لهذه الاحتمالات، بل أيضا من خلال دراسة دور النشاط البركاني في تغير المناخ على مدى آلاف السنين، تقدير أعمق للكوكب الدينامي الذي نشهد عليه في ظله.