سوبفولكان المناخ التغيير: كيف أن الإرتفاعات الهائلة تؤثر على الطقس العالمي

ما الذي يجعل بركان "سوبر"؟

والفولكان الخارقة هي نظم بركانية قادرة على إنتاج أكثر الانفجارات غروراً على الأرض، مصنفة على أنها الحجم 8 على مؤشر انفجار البركان (VEI 8) خلافاً للبراكين النموذجية التي تبني كوارات أو شكلات سلاتورية، كثيراً ما تنتج البركانات الخارقة كوادر كحولية ضخمة تشكل عندما تنهار الأرض عقب ثورة كتلية.

في قلب هذه النظم توجد غرف عظمية كبيرة يمكن أن تحمل آلاف الكيلومترات المكعبة من الصخرة المزروعة، وتتراكم هذه الغرف فوق مئات الآلاف من السنين، وتبني ضغطا هائلا، وعندما يخترق هذا الضغط السطح أخيرا، يمكن للثورة أن تقذف مواد تتجاوز حجم أي حدث بركاني عادي.

وتشمل أكثر الفولكانات السوبر فولكانية دراسة على نطاق واسع، الفيلودون كالديرا في ويومنغ، وتوبا كالديرا في سومطرة (إندونيسيا)، ومنطقة تاوبو بركانية في نيوزيلندا، وقد شهدت كل منها انفجارات في الطول 8 خلال 2.5 مليون سنة الأخيرة، وتحدث هذه الإفراطات على النطاقات الزمنية الجيولوجية التي تتجاوز مئات الآلاف من السنوات النادرة، مما يجعلها أكثر من غيرها.

ومن السمات المميزة لعظمة الفولكانو السوبرفولكانو محتوى السليل الذي يجعله شديد الحساسية، وينتج عن ذلك انفجار الغازات البركانية مثل ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، مما يسمح بالضغط على المستويات الاستثنائية قبل حدوث انفجار عنيف، ويمكن أن يحرك الرماد والغازات التي تُنتج عن ذلك من الكيلومترات في الغلاف الجوي، ويصل إلى الغلاف الجوي الذي يمكن أن تصل إليه هذه الجسيمات.

ويتطلب رصد هذه النظم أدوات متطورة ورصدا جيولوجيا طويل الأجل، وتتتبع الصكوك التشوهات الأرضية والنشاط السيزمي وانبعاثات الغاز لكشف علامات تضخم حجرات الماجما أو الاضطرابات، مثل ] [[USGS Yllowstone Volcano Observatory ] وترصد باستمرار نشاط يلوستون، وتوفر بيانات حرجة تساعد العلماء على فهم سيناريوهات الثورة المحتملة.

How Massive Eruptions Alter Global Climate

إن أهم تأثيرات المناخ التي تحدثها ثورة فولكانية خارقة تنشأ عن حقن ثاني أكسيد الكبريت والرماد البركاني الغرامي إلى الغلاف الجوي، فعندما يحدث ذلك، يتحول ثاني أكسيد الكبريت إلى قطرات من حامض الكبريتيك التي تعكس ضوء الشمس إلى الفضاء، يمكن أن تظل هذه الهباءات الحرارية معلّقة في طبقة الغلاف الجوي الثلاثية السنوات.

ويقلل التخصيب العالمي من كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى سطح الأرض، مما يؤدي إلى انخفاض قابل للقياس في درجات الحرارة السطحية، وقد لوحظ أو وضع نماذج للانخفاض في درجات الحرارة، تبعا لحجم الانفجار وخطاه، حيث يلاحظ أو يُنمط انخفاض حرارة الفردي (1.8-5.4 درجة مئوية) وقد يؤدي هذا الانخفاض في درجة الحرارة إلى تعطيل أنماط الطقس والنظم الإيكولوجية في جميع أنحاء العالم.

"الريح البركانية" "الدجاج المطوّل"

وفي أكثر الحالات تطرفا، يمكن أن تؤدي الانفجارات الفولطية إلى " الشتاء الفولكاني " ، وهو فترة طويلة من التبريد العالمي الكبير تمتد لعدة سنوات إلى عقد أو أكثر، وقد يستمر انخفاض درجة الحرارة الأولية لمدة ٥-١٠ سنوات، ويعقب ذلك فترة انتعاش تدريجي تمتد حتى أطول، وهذا التبريد يشبه فرضية " الشتاء النووي " ، حيث توقف حرارة الشمس عن التلقيح الضوئي، وتخفض من حركة الأرض والمحيطات.

ويمكن أن تؤدي شتاءات البركان إلى تعطيل الزراعة بشدة من خلال تقصير المواسم المتنامية وتخفيض غلات المحاصيل، كما تؤثر على الدورات الهيدرولوجيا؛ وقد تضعف النظم الممونية، مما يتسبب في الجفاف في بعض المناطق، ويزيد من نشاط العواصف في مناطق أخرى، ويمكن لهذه التغييرات أن تتحول إلى نقص في الأغذية وعدم استقرار اقتصادي على نطاق عالمي.

Ozone Layer Depletion and Ultraviolet Radiation

وبالإضافة إلى التبريد، فإن الانفجارات البركانية تطلق غازات هالجين مثل الكلور والبروم، مما يمكن أن يحفز تدمير طبقة الأوزون الستراتوسفيرية، ويمكن للثورات المدارية الكبيرة، مثل توبا، أن توزع الهباء الجوي عبر نصفي الكرة الأرضية، ويخفف من درجة الأوزون ويزيد من التعرض السطحي للإشعاع الفوق البنفسجي الضار.

ويمكن أن يستمر استنفاد الأوزون هذا لسنوات بعد أن يستقر الهباء الجوي، مما يزيد من حدة الضغط البيئي من خلال الحمض النووي النباتي المدمر، ويلحق الضرر بالنظم الإيكولوجية البحرية، ويزيد من مخاطر الصحة البشرية مثل سرطان الجلد وقطع الطين، ويعرض الجمع بين الشتاء البركاني وفقدان الأوزون تهديدا مزدوجا للنظم الإيكولوجية والزراعة.

Ocean Feedbacks and Long-Term Climate Shifts

فالمحيطات تؤدي دورا حاسما في التخفيف من آثار المناخ البركاني بسبب قدرتها الحرارية الهائلة، وفي حين أن المناطق البرية تبرد بسرعة بعد انفجارها، فإن المحيطات تستجيب على نحو أكثر بطئا، وتؤثر على الأنماط المناخية العالمية على مر السنين أو العقود، ويخفف من حدة أشعة الشمس على المحيطات الاستوائية من التهرب، ويضعف الظواهر الحرجة مثل ظاهرة النينيو - الجنوب.

وتشير بعض نماذج المناخ إلى أن الإفراط في التحلل يمكن أن يؤدي إلى حالة طويلة شبيهة بـ " لا نينيا " ، تتسم بدرجة حرارة سطح البحر المبردة في وسط وشرق المحيط الهادئ، وقد تستمر هذه التحولات لمدة عقد أو أكثر، مع ما يترتب على ذلك من آثار على سقوط الأمطار والأنماط العواصفية العالمية، وفي الوقت نفسه، يمكن أن تكثف مستويات الحرارة بين كتل الأراضي المبردة والمحيطات الحرارية نسبياً عواصفة وأن تُحدث تغييراً في مسارات.

A 2019 Nature Geoscience study simulated a modern Toba-scale eruption and found a global temperature reduction of 1-2°C lasting at least a decade. The research highlighted severe threats to agriculture, freshwater availability, and global food security.

دروس من التاريخ: حالات الإغراء الرئيسية في السجلات الجيولوجية والتاريخية

ورغم أنه لم يحدث انفجار 8 في صفوف الإيفيا خلال التاريخ البشري المسجل، فإن العديد من الأحداث البركانية الهامة توفر معلومات قيمة عن مدى تأثير الانفجارات الكبيرة على المناخ والمجتمع.

The Toba Supereruption (~74,000 Years Ago)

إن ثورة طوبا في سومطرة، إندونيسيا، تمثل أكبر حدث بركاني معروف في السنوات الأخيرة البالغة 2.5 مليون سنة، وقد طردت حوالي 800 2 كيلومتر مكعب من المواد البركانية وشكلت سعرا طوله 100 كيلومتر تقريبا، وتكشف التحليلات الأساسية للمحيطات من غرينلاند عن فترة طويلة من درجات الحرارة المنخفضة بشدة بعد الانفجار.

وتقترح بعض الافتراضات أن هذا الحدث قد يكون قد تسبب في اختناقات وراثية شديدة في السكان الأصليين في وقت مبكر، رغم أن هذا لا يزال موضع نقاش بين العلماء، فقد عثر على رماد بركاني من طوبا فيما يتعلق بالبحر العربي والهند، مما يدل على اتساع نطاق الغلاف الجوي للثورة وعلى إمكانية التأثير على المناخ والنظم الإيكولوجية على نطاق نصف الكرة الأرضية.

The 1815 Eruption of Mount Tambora (VEI 7)

إن ثورة تامبورا في إندونيسيا هي أكبر حدث بركاني في التاريخ المسجل، حيث أطلقت نحو 60 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي، مما أدى إلى حدوث داء "الليل بدون سمر" في عام 1816.

وقد انخفضت درجات الحرارة العالمية بمقدار 0.4 إلى 0.7 درجة مئوية، وتسببت حالات انقطاع الريح في الريح ونقص الأغذية في آسيا، وتُعتبر تامبورا مثالاً مفيداً على الكيفية التي يمكن أن تؤدي بها الانفجارات الأقل قليلاً من الفولكان الخارق إلى اضطرابات اجتماعية واسعة النطاق وتحولات مناخية.

The 1883 Eruption of Krakatau (VEI 6)

إن ثورة كراكاتاو، وإن لم تكن برفولكانية، كان لها تأثير ملحوظ على المناخ العالمي، وقد تسبب الهباء الكبريتي الذي حقنه في انخفاض حرارة العالم بنحو 1 درجة مئوية لعدة سنوات، كما أنها تنتج شموساً حمراء وبرتقالية في جميع أنحاء العالم، وهو مؤشر واضح على الغبار في الغلاف الجوي والهباء الجوي الذي ينشر ضوء الشمس.

وقد أثبتت كراكاتاو أن الانفجارات المدارية المزروعة بدرجة متوسطة والتي تنطوي على انبعاثات كبريت عالية يمكن أن تكون لها آثار مناخية قابلة للقياس، مؤكدة على أهمية موقع الانفجار وتكوين الغاز في تحديد الآثار الجوية.

The 1991 Eruption of Mount Pinatubo (VEI 6)

وقد أنتج جبل بيناتوبو في الفلبين أكبر ثورة في القرن العشرين، وحقن نحو 20 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت في طبقة الستراتوسفير، وأدى الانفجار إلى انخفاض حرارة العالم بنسبة 0.5 درجة مئوية في السنة التي تلت الحدث، ولوحظ أيضاً استنفاد الأوزون، ولا سيما في مناطق خط العرض المتوسطة.

وكان انفجار بيناتوبو أول من يقاس على نطاق واسع بالصكوك العلمية الحديثة، ويوفر بيانات قيمة للتحقق من نماذج المناخ وتحسين فهم جبر المناخ البركاني.

The 1783-1784 Laki Fissure Eruption (VEI 4 but Extremely High Sulfur Emissions)

ولم يكن انفجار الليفي اللامكي في آيسلندا حدثاً متفجراً هائلاً، بل اندلع فيضانات بازلتية طويلة، مما أدى إلى حدوث ما يقدر بـ 120 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت على مدى ثمانية أشهر - أي ما يتجاوز إنتاج التامبوراخي من الكبريت، وقد أدى الانفجار إلى ظهور ضباب كثيف من الهباء الكبريتي الذي أغطي أوروبا، مما تسبب في أمراض الجهاز التنفسي وفشل المحاصيل.

وقد تسببت الخسائر الناجمة عن شتاء وصيفي في سقوط محاصيل قاتمة في آيسلندا بحوالي 000 10 وفاة وساهمت في عشرات الآلاف من الوفيات في أنحاء أوروبا وفي نصف الكرة الشمالي من خلال المجاعة والمرض، ويبرز هذا الحدث أن فترة إنتاج الكبريت والثورة يمكن أن تكون حاسمة في التأثيرات المناخية والصحية كحجم متفجر.

] "The Laki eruption is a reminder that the climate impact of a volcanic event is not only about the VEI magnitude-the sulfur yield and eruption duration matter just as much." - Dr. Susan O'Neil, Volcanologist, University of Cambridge

]

الآثار المحتملة في المستقبل على الإشراف الحديث

وإذا ما أريد أن يحدث تحلل في اليوم الحالي، فإن النتائج ستتضاعف من خلال النظم الطبيعية والبشرية على نطاق غير مسبوق، مما سيتحدى القدرة العالمية على التكيف والحوكمة.

الآثار الجوية والزراعية الفورية

وفي السنة الأولى، يمكن أن تهبط الأضواء الشمسية التي تصل إلى المناطق الزراعية الحرجة هبوطا حادا، إذ أن المناطق الرئيسية المنتجة للحبوب في نصف الكرة الشمالي مثل حزام كورن بالولايات المتحدة، والسهول الروسية، والسهول الأوروبية، وشبه الشلالات الصينية الشمالية، تشهد ظروفا شبه شتاء طويل وقاس، وقد تؤدي مواسم النمو القصيرة والضرر الضعيف إلى الحد من الغلة بشدة.

ووفقا لنماذج المعهد الدولي لبحوث السياسات الغذائية، يمكن أن يؤدي الانفجار الفولطي الخارق إلى خفض إنتاج السعرات الحرارية العالمية بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة لمدة تتراوح بين ثلاث وخمس سنوات، مما يؤدي إلى انتشار انعدام الأمن الغذائي، وستكون البلدان النامية، التي لديها موارد محدودة لإيقاف هذه الصدمات، عرضة للخطر بوجه خاص.

إبطال الشبكات العالمية للتجارة والنقل

ومن شأن سقوط الرماد البركاني أن يغطّي مساحات واسعة من الأراضي ويؤثر تأثيراً شديداً على البنية التحتية للنقل، وقد أدى انفجار إيجافجاليجول في آيسلندا (في 4) إلى قصف حركة الطيران الأوروبية لأسابيع، وقد يغلق ثوران فولكاني خارق المجال الجوي عبر قارات بأكملها لمدة أشهر أو حتى سنوات بسبب الطبيعة البهائية والمسببة للمحركات من الرماد البركاني.

ويمكن أيضا أن يتأثر النقل البحري بتلوث الرماد بالمحركات ومعدات الملاحة، في حين قد تعاني شبكات الطرق والسكك الحديدية من تراكم الرماد وضرر البنية التحتية، فإن سلاسل الإمداد العالمية، التي حساسة بالفعل إزاء حالات تعطيل الأوبئة والصراعات، ستواجه تحديات غير مسبوقة، مما قد يؤدي إلى حدوث كساد اقتصادي في جميع أنحاء العالم.

Climate Feedback and Multiyear Volcanic Winter

وتتوقع عمليات المحاكاة المناخية أن يخفض الانفجار الفولطي المداري متوسط درجات الحرارة العالمية بمقدار ١-٣ درجة مئوية )١,٨-٥,٤ درجة شرقا( لأكثر من عقد من الزمن، وهذا التبريد سيكون غير متساو، حيث تشهد المناطق القطبية والمتوسطة أكبر انخفاضات، ويمكن أن تتغير مسارات العواصف ومجاري الطائرات النفاثة، مما يغير أنماط التهطالية على الصعيد العالمي.

ومن شأن انخفاض الإشعاع الشمسي أن يبطئ الدورة الهيدرولوجية، مما يتسبب في الجفاف في بعض المناطق، ويزيد من الفيضانات في مناطق أخرى مع إعادة تنظيم نظم الطقس، وقد تؤدي هذه التغيرات إلى تفاقم ندرة المياه وزيادة تواتر الأحداث الجوية البالغة الشدة، مما يفاقم الأزمة الإنسانية.

استنفاد الأوزون وزيادة الأشعة فوق البنفسجية

وإذا كان الانفجار يُطلق كميات كبيرة من الغازات الغنية بالكلور، فإن استنفاد الأوزون في الغلاف الجوي الستراتلي بنسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة يمكن أن ينجم على الصعيد العالمي، مما يزيد من الأثر الزراعي بزيادة الإشعاع فوق البنفسجي على المحاصيل والماشية والبشر، ويزيد التعرض للأشعة فوق البنفسجية من مخاطر سرطان الجلد والخصائص ويمكن أن يضعف إنتاجية النباتات في المحيطات، وهو أساس من شبكات الأغذية البحرية.

المخاطر المجتمعية والجيوسياسية

فالأثر الاجتماعي للتصريف من شأنه أن يتجاوز الضرر البيئي والزري إلى حد بعيد، إذ أن نقص الأغذية يمكن أن يؤدي إلى الهجرة الجماعية والاضطرابات المدنية والصراع على الموارد المتدنية، وقد تفرض الحكومات إغلاق الحدود والربط بينها، بينما يمكن أن يُقيد التعاون الدولي تحت ضغط الأزمات المتزامنة.

وسيواجه التأمين والأسواق المالية خسائر غير متناظرة، وربما تكون اقتصادات مزعزعة للاستقرار.() ويصنف مركز توافق آراء كوبنهاغن ) الانفجارات الفولكانية الخارقة على أنها أحداث منخفضة الاحتمال ولكن ذات أثر كبير تبرر الاستثمار في البحوث والتخطيط للتأهب.

التخفيف والتأهب: هل يمكننا فعل أي شيء؟

وعلى عكس الكوارث المفاجئة مثل آثار الكويكبات، كثيرا ما توفر ثورات الفولكان الخارقة سنوات إلى عقود من الإنذار من خلال علامات يمكن اكتشافها مثل التضخم في حجرات الماغي، وزيادة السيزمية، والتغيرات في انبعاثات الغاز، غير أن ترجمة الإنذارات العلمية إلى سياسات عامة فعالة والاستجابة لحالات الطوارئ لا تزال تشكل تحديا كبيرا.

وتشمل بعض استراتيجيات التخفيف من المضاربة نُهج الهندسة الجيولوجية مثل إطلاق الهباء الجوي أو بخار المياه لمواجهة آثار الشتاء البركاني، ولكن هذه الاستراتيجيات تنطوي على مخاطر كبيرة وعدم يقين، وتركز نُهج عملية أكثر على تعزيز القدرة على التكيف الزراعي العالمي من خلال تطوير محاصيل متسامحة مع الجفاف، وتوسيع نطاق الزراعة المحمية، وإنشاء احتياطيات غذائية دولية قوية.

كما أن تعزيز سلاسل الإمداد واللوجستيات في حالات الطوارئ للعمل في ظل حالات انقطاع مطولة أمر بالغ الأهمية.() وتتعاون مبادرة العالمية للفولكان ] مع الدراسات الاستقصائية الجيولوجية في جميع أنحاء العالم لتحسين تقييمات مخاطر الانفجار وقدرات الإنذار المبكر.

والتعاون الدولي لرصد الفولكانيات الخارقة ذات المخاطر العالية - مثل اليلوستون، وتوبا، وتاوبو، وكومبي فليغري، وغيرها من الأطراف - أمر أساسي، وفي حين أن عمليات التصريف نادرة، فإن قدرتها على تعطيل المناخ والحضارة لمدة عقد أو أكثر تجعلها خطراً طبيعياً فريداً إلى جانب تغير المناخ والأوبئة وغيرها من التهديدات العالمية.

خاتمة

وتمثل الفولكان السوبر بعض القوى الطبيعية الأقوى القادرة على تغيير نظام المناخ للأرض، إذ يمكنها، عن طريق حقن كميات كبيرة من الهباء والغازات الكبريتية في طبقة الستراتوسفير، أن تبدأ في الشتاء البركاني المطول، وتعطل التداول الجوي والمحيطي، وتتسبب في نضوب الأوزون، وتدمر النظم الإيكولوجية والزراعة في جميع أنحاء العالم.

وتظهر الانفجارات التاريخية مثل توبا وتامبورا الآثار المناخية والمجتمعية العميقة التي يمكن أن تحدثها هذه الأحداث، في حين أن الرصد العلمي الحديث والنماذج يوفران نظرة ثاقبة عن الكيفية التي يمكن أن تثور بها ثورات المستقبل، وعلى الرغم من أن الفولكانيات السوبرالية تشكل خطرا عالميا يتطلب الاهتمام، والاستثمار في التأهب، والتعاون الدولي للتخفيف من آثارها المأساوية المحتملة على الحضارة البشرية والبيئة.