מה הופך את וולקני ל"סופר"?

Supervolcanoes הם מערכות געשיות המסוגלות לייצר את ההתפרצויות הקולוסאליות ביותר על פני כדור הארץ, מסווגות כגודל 8 על מדד ההר הגעש הר הגעש (VEI 8) בניגוד לר הגעש הטיפוסי אשר בונים stratovolcano צורות, supervolcanoes לעתים קרובות לייצר calderas מסיבי - דיכאון מולד שנוצר כאשר הקרקעות לאחר התפרצויות קטנומית אלה יכול ל עיגולים של מאות קילומטרים.

בלב המערכות הללו שוכנת תאי מאגמה עצומים, אשר יכולים להחזיק אלפי קילומטרים מעוקבים של סלע מלוטנט.תאים אלה מצטברים מאגמה במשך מאות אלפי שנים, לבנות לחץ עצום.כאשר הלחץ הזה סוף סוף מפר את פני השטח, ההתפרצות יכולה להזריק חומרים הרבה מעל נפח של אירוע וולקני רגיל.

הסופרוולקניות המלומדות ביותר כוללות את Caldera הצהוב ביומינג (ארה"ב), את טובה Caldera בסומטרה (אינדונזיה), ואת אזור וולקני טאפו בניו זילנד.כל אחד מהם חווה VEI 8 התפרצויות בתוך 2.5 מיליון השנים האחרונות.

תכונה מוגדרת של supervolcano magma הוא התוכן הסיליקה הגבוהה שלה, מה שהופך אותו מאוד בולט. מלכודות מולטיות אלה גזים געשיים כמו דו תחמוצת גופר, פחמן דו חמצני, וחוס מים, המאפשר לחץ לבנות לרמות יוצאות דופן לפני התפרצות אלימה מתרחשת.הפיצוץ וכתוצאה מכך יכול לדחוף אפרים ועשרות קילומטרים לתוך האווירה, להגיע הסטרופלים שבו חלקיקים אלה יכולים להתעכב שנים.

ניטור מערכות כאלה דורש כלים מתוחכמים והתבוננות גיאולוגית ארוכת טווח.מכשירים לעקוב אחר עיוות הקרקע, פעילות סיסמית, ופליטות גז כדי לזהות סימנים של אינפלציה תאי גזע או אי שקט.לדוגמה, ה-FLT:0USGS ילוסטון מצפה ווטרל 1 עוקב בקביעות אחר פעילותו של צהובסטון, מתן נתונים קריטיים המסייעים למדענים להבין תרחישים אפשריים.

כיצד שינויים משמעותיים ב-Altle Global Climate

ההשפעה הקלימטית המשמעותית ביותר של התפרצות געשית על-ידי הזרקה של דו-חמצני (SO2) ואפר געשי משובח לתוך הסטרטוספרה.פעם יש, דו-חמצני sulfur הופך ל-sulfate aerosols - טיפות מיקרוסקופיות של חומצה sulfuric כי מחזיר אור השמש לחלל.

דיאזום גלובלי מפחית את כמות הקרינה הסולארית שמגיעה אל פני כדור הארץ, המוביל לירידה מדידה בטמפרטורות פני השטח.בהתאם לגודל ולחשיבות של ההתפרצות, ירידה בטמפרטורה של 1–2C (1.8-5.4 °F) נצפו או מודל.זה דיפא טמפרטורה יכול לשבש דפוסי מזג אוויר ומערכות אקולוגיות ברחבי העולם.

חורף וולקני: צ'יל פרובזנט

במקרים הקיצוניים ביותר, התפרצויות געשיות סופר געשיות יכולות לגרום ל"חורף געשי", תקופה ממושכת של קירור גלובלי משמעותי שנמשך מספר שנים עד עשור או יותר.ירידה הראשונית של הטמפרטורה עשויה להימשך 5-10 שנים, ולאחר מכן תקופת התאוששות הדרגתית המשתרעת עוד יותר.קירור זה הוא כמו "השערה הגרעינית", שם השמש חוסמת את הפוטוסינתזה, מצמצם את הטמפרטורות היבשה והאוקיינוס, ומחליפה את זרימת האוויר.

חורף געשי יכול לשבש את החקלאות באופן חמור על ידי קיצור עונות גידול וצמצום היבולים.הם גם משפיעים על מחזורי הידרולוגיים; מערכות מונסון עלולות להחליש, גרימת בצורת באזורים מסוימים ופעילות סערה מוגברת באחרים.

Ozone Layer Depletion ו- Ultraviolet קרינה

בנוסף למקרר, התפרצויות געשיות משחררות גזיhalogen כגון chlorine ו-bromine, אשר יכול לזרז הרס של שכבת האוזון הסטריטוספירי. התפרצויות טרופיות גדולות, כמו Toba, יכול להפיץ אווירוסולים משני חצי הכדורים, דקת האוזון ולהגדיל את החשיפה פני השטח לקרינת אולטרה סגולה מזיקה (U).

פענוח האוזון הזה יכול להימשך שנים לאחר שהאירוסולים מתיישבים, מה שמרכיב את הלחץ הסביבתי על ידי DNA צמחי מזיק, פגיעה במערכות אקולוגיות ימיות, ולהגדיל את הסיכון לבריאות האדם כמו סרטן עור וקטרקט.שילוב של חורף וולקני ואובדן האוזון מציג איום כפול על מערכות אקולוגיות וחקלאות.

Ocean Feedbacks and Long-Term Climate Shifts

האוקיינוסים ממלאים תפקיד קריטי בהפעלת השפעות האקלים הגעשי בשל יכולת החום העצומה שלהם.בעוד אזורי היבשה קרירים במהירות לאחר התפרצות, האוקיינוסים מגיבים לאט יותר, המשפיעים על דפוסי האקלים העולמיים לאורך שנים או עשורים.צמצם את השמש על האוקיינוסים הטרופיים מדכאים את ההתמדה, מחליש תופעות קריטיות כמו אל ניניו-דרום אוסוציאלציה (אונק).

כמה מודלים אקלים מציעים כי supereruption יכול לגרום מדינה ממושכת דמוי La Niña, מאופיין על ידי טמפרטורות פני הים קריר במרכז ומזרח האוקיינוס השקט.שינוי זה יכול להימשך עשור או יותר, עם השלכות על גשמים גלובליים ודפוסי סערה. בינתיים, הגדלת הטמפרטורה בין ההמונים הקרניים היבשה הקרים ואוקיינוסים חמים יחסית יכול להגביר את סערות החורף לטווח בינוני ולשנות את התנהגות סילון.

מחקר טבע Geoscience:0 2019 טבע Geoscience מחקר סימולציה התפרצות מודרנית של טובבא-קליק ומצא ירידה בטמפרטורה גלובלית של 1–2C לפחות עשור.המחקר הדגיש איומים חמורים בחקלאות, זמינות מים מתוקים ואבטחת מזון גלובלית.

שיעורים מההיסטוריה: הארפורציות גדולות ברשומות הגיאולוגיות וההיסטוריות

אף על פי שלא התרחשו התפרצות של VEI 8 במהלך ההיסטוריה האנושית המתועדת, מספר אירועים געשיים משמעותיים מספקים תובנות חשובות לגבי האופן שבו התפרצויות גדולות משפיעות על האקלים והחברה.

The Toba Supereruption (74,000 שנה אגו)

התפרצות טובה בסמטרה, אינדונזיה, עומדת כאירוע הגעשי הידוע ביותר ב 2.5 מיליון השנים האחרונות. היא גירשה כ-2,800 ק"מ מעוקבים של חומר געשי ויצרה גלדרה באורך של כ-100 קילומטרים.

כמה השערות מציעות כי אירוע זה עשוי לגרום צוואר בקבוק גנטי חמור באוכלוסיות אנושיות מוקדמות, למרות שזה עדיין שנוי במחלוקת בקרב מדענים. אפר געשי מטובה נמצא עד להודו ובים הערבי, המדגים את ההתפרצות של ההתפרצות, את האטמוספירה העצומה של ההתפרצות ואת הפוטנציאל שלה להשפיע על האקלים ועל מערכות אקולוגיות בקנה מידה hemispheric.

1815 Eruption of Mount Tambora (VEI 7)

התפרצות טמפבורה באינדונזיה היא האירוע הגעשי הגדול ביותר בהיסטוריה המתועדת.זה הוציא כ-60 מיליון טון של דו תחמוצת גופרית לתוך הסטרטוספרה, וכתוצאה מכך "שנה ללא קיץ" הידוע לשמצה בשנת 1816.אירופה וצפון אמריקה חוו מזג אוויר קר ללא עונות, עם שלג נופל ביוני בניו אינגלנד וכישלונות נרחבים שגרמה לרעב.

טמפרטורות גלובליות צנחו על ידי 0.4-0. °C, והפרעות מונספון גרמו לבצורת ומחסור במזון באסיה. Tambora משמש כדוגמה הרסנית של איך אפילו מעט התפרצויות קטנות יותר מאשר סופרבולוגנים עלולות לגרום להתפרצויות חברתיות נרחבות ולשינויים אקליםיים.

1883 Eruption of Krakatau (VEI 6)

ההתפרצות של קרקוב, אם כי לא סופרבולקו, הייתה השפעה ניכרת על האקלים העולמי.הארוסולם המסולפים הוא מוזרק גרם לירידה של טמפרטורה גלובלית של בערך 1 מעלות צלזיוס במשך כמה שנים.הוא גם יצר שקיעות אדומות ותפוזים חי ברחבי העולם, אינדיקטור גלוי של אבק סטרסטוספירי ואווירוסולים מפזרים אור שמש.

קרקוב הוכיחה כי אפילו התפרצויות טרופיות בינוניות עם פליטות גופריות גבוהות יכולות להיות השפעות אקלים למדידה, תוך הדגשת החשיבות של מיקום ההתפרצות והרכב הגז בקביעת השפעות אטמוספיריות.

1991 Eruption of Mount Pinatubo (VEI 6)

הר פינטובו בפיליפינים הפיק את ההתפרצות הגדולה ביותר של המאה ה-20, תוך הזרקת כ-20 מיליון טון של דו תחמוצת sulfur לתוך הסטרטוספרה.ההתפרצות הובילה לירידה בטמפרטורה העולמית של כ-0.5 מעלות צלזיוס בשנה שלאחר האירוע.

ההתפרצות של פינטובו הייתה הראשונה שנמדדה באופן נרחב על ידי מכשירים מדעיים מודרניים, מתן נתונים בלתי-סבירים לאמת מודלים אקלים ולשפר את ההבנה של אילץ וולקני.

1783-1784 Laki Fissure Eruption (VEI 4 אבל גבוה מאוד Sulfur Emissions)

ההתפרצות של Laki בפליז באיסלנד לא הייתה אירוע נפץ מסיבי, אבל התפרצות שיטפון בזיליקה ממושכת ששחררה כ-120 מיליון טון של דו תחמוצת גופרית במשך שמונה חודשים - הרבה מעבר לתפוקה של טמפרפורה.ההתפרצות יצרה ערפל יבש צפוף של אווירוסולם גולגולתי ששילכה את אירופה, מה שגרם למחלות ולכישלונות נשימתיים.

ההפסדים הקשים בחורף ובקיץ גרמו ל-10,000 מקרי מוות באיסלנד ותרמו לעשרות אלפים נוספים ברחבי אירופה וההמיספרה הצפונית דרך רעב ומחלות.אירוע זה מדגיש כי משך התשואות וההתפרצות יכול להיות קריטי לאקלים ולהשפעות בריאותיות כגודל הנפץ.

"התפרצות ה-Leki היא תזכורת לכך שההשפעה של אירוע געשי אינה רק על גודל ה-VEI - התשואה וההתפרצות של משך זמן ההתפרצות של ממש." ~ ד"ר סוזן או'ניל, וולולוג, אוניברסיטת קיימברידג'FLT:1

השפעות עתידיות אפשריות של סופר-על מודרני

אם העליה של 8 הייתה להתרחש ביום הנוכחי, התוצאות היו מפוסלות דרך מערכות טבעיות ואנושיות בקנה מידה חסר תקדים, מאתגרות את החוסן והממשל העולמי.

השפעות אטמוספיריות וחקלאות

בשנה הראשונה, אור השמש מגיע לאזורים חקלאיים קריטיים יכול לרדת באופן משמעותי לאזורים המייצרים דגנים גדולים בחצי הכדור הצפוני - כגון ארה"ב קורנן בלט, הקופים הרוסים, המישורים האירופיים, והצפון סין - עלולים לחוות תנאים כמו חורף ארוך וקשה.

לפי המודלים של המכון הבינלאומי לחקר המזון (IFPRI), התפרצות געשית על-טבעית יכולה להפחית את הייצור הקלורי העולמי ב-20-30% במשך שלוש עד חמש שנים, מה שמוביל להפרעות נרחבות במזון.

פיזור רשתות הסחר וההתחבורה העולמיות

נפילה געשית שופכה שטחים עצומים קרקעיים ותשתיות תחבורה השפעה חמורה.התפרצות Eyjafjallajökull של באיסלנד (VEI 4) הקימה את תעבורת האוויר האירופית במשך שבועות. התפרצות סופרבולקו עלולה לסגור את המרחב האווירי לאורך יבשות שלמות במשך חודשים או אפילו שנים בשל טבע החיסיבי והמנוע של אפר געשיקני.

המשלוח הימי יכול גם להיות לקוי על ידי זיהום של מנועי וציוד ניווט, בעוד רשתות כביש ומסילות רכבת עלולות לסבול מצטברות אש ונזק תשתיות. שרשראות אספקה גלובליות, כבר רגיש לשיבושים מגיפות וסכסוכים, יהיו בפני אתגרים חסרי תקדים, שעלולים לגרום למיתון כלכלי ברחבי העולם.

התחממות האקלים וחורף געשי רב שנים

סימולציות אקלים מראות כי התפרצות על געשית טרופית עלולה להפחית את הטמפרטורות הממוצעות ב-1 עד 3C (1.8-5.4 °F) במשך יותר מעשור.קירור זה יהיה לא אחיד, עם אזורי קוטב ובאמצע הרוח שחווים את הטיפות הגדולות ביותר.

הקרינה הסולארית המפחיתה תאט את המחזור ההידרולוגי, מה שגורם לבצורת באזורים מסוימים וירדה מוגברת באחרים כשמערכות מזג האוויר יארגנה מחדש.שינויים אלה עלולים להחמיר את המחסור במים ולהגביר את תדירות אירועי מזג האוויר הקיצוניים, מה שמורכב מהמשבר ההומניטרי.

זיהום אוזון והעלאת מתח UV

אם ההתפרצות משחררת כמויות משמעותיות של גזים עשירים כלורינה, מחיקת האוזון הסטריטוספירי של 30–50% עלולה להתפתח ברחבי העולם.זה מגביר את ההשפעה החקלאית על ידי הגדלת קרינה אולטרה סגולה-B על גידולים, בעלי חיים ובני אדם. חשיפה גבוהה יותר של UV מעלה סיכונים לסרטן העור וקטרקטקטקטטים ויכול לפגוע בפרודוקטיביות פיטוקטון באוקיינוסים, בסיס של מזון ימי.

סיכונים סוציו-פוליטיים וגיאופוליטיים

ההשפעה החברתית של על העל-העל תרחיב הרבה מעבר לנזק סביבתי וחקלאי.מחסור במזון עלול לגרום להגירה המונית, אי-שקט אזרחי וסכסוכים על משאבים מתפתלים.ממשלות עלולות להטיל סגרי גבול ויחסי יחס, בעוד שיתוף פעולה בינלאומי יכול להיות מתוח תחת לחץ של משברים בו-זמנית.

ביטוח ושווקים פיננסיים יעמדו בפני הפסדים שאין כמוהו, עלולים לערעור כלכלות.ה-FLT:0Copenhagen Consensus CenterveFLT:1, לסווג התפרצויות סופר-וולקניו כאירועים בעלי יכולת נמוכה אך בעלי יכולת גבוהה, המחייבים השקעה משמעותית במחקר ותכנון מוכנות.

היפנוזה ומוכנות: האם אפשר לעשות הכל?

בניגוד לאסונות פתאומיים כגון השפעות אסטרואיד, התפרצויות סופר-וולקניו מספקות לעתים קרובות שנים לעשרות שנים של אזהרה באמצעות סימנים שניתן לזהות כמו אינפלציה קאמרית, עלייה בסתימות, ושינויים בפליטת גז.

כמה אסטרטגיות הקטנת ⁇ כוללות גישות גיאו-גריננדס כגון שחרור אווירוסולים או מים פנויים כדי למנוע תופעות חורף געשיות נגד לוחמה, אבל אלה נושאים סיכונים משמעותיים וחוסר ודאות. גישות מעשיות יותר להתמקד בשיפור חוסן חקלאי גלובלי באמצעות פיתוח של גידולים קרים ובצורת-סובכים, הרחבת החקלאות המוגן ויצירת עתודות מזון בינלאומיות חזקות.

חיזוק שרשרת האספקה והלוגיסטיקה של חירום לפעול תחת הפרעות ממושכות הוא גם קריטי.התוכנית וולסטו מודל גלובאלית של וולסטו מודלFLT:1 יוזמה משתפת פעולה עם סקרים גיאולוגיים ברחבי העולם כדי לשפר את הערכות הסיכון ואת יכולות האזהרה המוקדמות.

שיתוף פעולה בינלאומי לפקח על סופר-וולקניות בסיכון גבוה - כגון צהובסטון, טובה, טאפו, קמפי פלמגריי ואחרים - הוא חיוני בעוד שאמונות סופר-על הן נדירות, הפוטנציאל שלהן לשבש את האקלים והציוויליזציה במשך עשור או יותר גורם להם סיכון טבעי ייחודי לצד שינויי אקלים, מגפות ואיומים גלובליים אחרים.

מסקנה

Supervolcanoes מייצג כמה מן הכוחות הטבעיים החזקים ביותר המסוגלים לשנות את מערכת האקלים של כדור הארץ.על ידי הזרקת כמויות עצומות של אווירוסולים וגזים לתוך הסטרטוספרה, הם יכולים ליזום חורף געשי ממושך, לשבש את זרימת אטמוספרי והאוקיינוס, לגרום לדה-אוזון, ו devastates Ecosystems וחקלאות ברחבי העולם.

התפרצויות היסטוריות כמו טובה וטבורה מוכיחות את ההשפעות הלימטיות והחברתיות העמוקות של אירועים אלה יכולות להיות, בעוד שעקב מדעי מודרני ומודלים מספקים תובנות לגבי האופן שבו התפרצויות עתידיות עלולות להתפתח.למרות שלעתים נדירות, סופר-וולקאנוס מציבות סיכון עולמי הדורש תשומת לב, השקעה בהכנות, ושיתוף פעולה בינלאומי כדי להפחית את ההשפעות הרות אסון על הציוויליזציה האנושית והסביבה.