البراكين الهائلة يُمكنها أن تبرّد الأرض
تضخ البراكين ملايين الأطنان من الجسيمات التي تحجب الشمس في الغلاف الجوي والتي يمكن أن تبرد الأرض لما يقرب من 5 سنوات، ما يعرض المحاصيل للخطر ويؤدي إلى "سنوات بدون صيف". وكان آخر هذه البراكين الهائلة ثورة جبل "بيناتوبو" في الفلبين عام 1991، والذي تسبب في انخفاض مؤقت قدره 0.5 درجة مئوية في درجات الحرارة العالمية.
ومع ذلك، أصبح من الواضح بشكل متزايد أنه حتى هذه القوى الهائلة يتم تغييرها بسبب تغير المناخ الذي يحركه الإنسان. إذ يمكن أن يؤدي انخفاض الغطاء الجليدي إلى حدوث ثورات بركانية متكررة بالقرب من القطبين، في أيسلندا وأماكن أخرى. وسيسمح المحيط ذو الطبقات المتزايدة لمزيد من التبريد الناجم عن البراكين بالبقاء على سطح الأرض. الآن، تشير دراسة جديدة إلى أن زيادة غازات الدفيئة ستساعد الأعمدة الناتجة عن الانفجارات الكبيرة في الوصول إلى أعلى، وانتشارها بشكل أسرع وتعكس المزيد من ضوء الشمس، ما يتسبب في مزيد من التبريد المفاجئ والشديد.
قبل أن تبدأ البشرية في مسارها لتغيير الكوكب، كانت البراكين واحدة من أكبر العوامل المناخية. على المدى الطويل، قاموا بإخراج ثاني أوكسيد الكربون من باطن الأرض، الذي تسبب في ارتفاع درجة الحرارة. ولكن على المدى القصير، غالبًا ما تتفاعل غازات الكبريت مع الماء لتكوين جزيئات عاكسة للغاية تسمى الكبريتات، ما يؤدي إلى نوبات من التبريد العالمي. اللطخات الداكنة من الرماد المتناثرة لباب الجليد - أفضل دليل لدينا على هذه الانفجارات المبكرة - فهي انعكاس خافت للطقس الذي تخلفه في أعقابها.
كما يُمكن أن يكون للمناخ تأثير كبير على البراكين أيضًا. في الدراسة الجديدة، قام "توماس أوبري"، عالم الجيوفيزياء بجامعة كامبريدج، وزملاؤه بدمج محاكاة الكمبيوتر للانفجارات البركانية المثالية مع نموذج مناخ عالمي. قاموا بمحاكاة الاستجابة للأعمدة المنبعثة من البراكين الكبيرة والمتوسطة الحجم في كل من الظروف التاريخية وبحلول عام 2100، في سيناريو يُتوقع فيه ارتفاع درجة حرارة الأرض بسرعة كبيرة.
وجد الباحثون اتجاهين موازيين. عادة فقط واحد أو اثنين من الثورات البركانية متوسطة الحجم تطلق من خلال التروبوسفير كل عام متجاوزة هذا المهد من طقس الأرض للوصول إلى الستراتوسفير، المنطقة الهادئة، الجافة أعلاه. عندما تنتشر الجسيمات العاكسة عبر الستراتوسفير ، فإنها تسبب طفرة صغيرة من التبريد العالمي. ولكن عندما ترتفع درجة حرارة طبقة التروبوسفير، فإنها تتمدد في الارتفاع، ما يجعل طبقة الستراتوسفير في النهاية بعيدة عن متناول هذه الانفجارات البركانية.
يقول "بنجامين بلاك"، عالم البراكين في جامعة روتجرز، نيو برونزويك: "يبدو الأمر كما لو أن الأطواق التنظيمية لكرة السلة في جميع أنحاء العالم قد تم رفعها فجأة بضع بوصات، مما يجعل من الصعب تسجيل الأهداف". غير أن القصة تتغير مع ثورات بركان" بيناتوبو". في عالم سترتفع درجة حرارته إلى 6 درجات مئوية بحلول عام 2100 - وهي زيادة تتطابق فقط مع التوقعات الأكثر خطورة وغير المرجحة لأحدث تقرير للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ - سينمو ارتفاع طبقة التروبوسفير إلى 1.5 كيلومتر. لكن الانفجارات الهائلة ستظل قادرة على اختراق طبقة الستراتوسفير. علاوة على ذلك، ستصل غازاتهم في الواقع إلى مستوى أعلى وتنتقل بشكل أسرع من المناخ الحالي، ما يضخم تأثير التبريد بنسبة 15٪، حسبما أفاد الباحثون.
نظرًا لأن غازات الدفيئة تحبس الحرارة بالقرب من سطح الأرض، فإن الستراتوسفير يبرد، خاصة في طبقاته العليا. يتيح ذلك للهواء الاختلاط بسهولة أكبر لأعلى ولأسفل في هذه الطبقة من الغلاف الجوي. بحلول عام 2100، من المفترض أن يساعد هذا المزج الأعمدة البركانية على السفر بحوالي 1.5 كيلومتر أعلى من ذي قبل، وفقًا لنموذج الفريق. بالإضافة إلى ذلك، سيؤدي الاحترار إلى تسريع نمط الرياح الأولية في الستراتوسفير، ما يتسبب في انتشار الجسيمات البركانية العاكسة بسرعة أكبر في جميع أنحاء الغلاف الجوي العلوي إلى القطبين قبل أن يتاح لها الوقت لتتحد في جزيئات أكبر. وكلما كان الجسيم أصغر، زاد الضوء الذي يعكسه.
يقول "مايكل ميلز"، كيميائي الغلاف الجوي في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي، والذي لم يشارك في الدراسة:" إن حقيقة أن الانفجارات البركانية متوسطة الحجم قد لا تصل بعد الآن إلى طبقة الستراتوسفير مثيرة للاهتمام ومهمة. وقد تم بالفعل رؤية العديد من الاتجاهات التي تم تحديدها في النموذج الجديد - الستراتوسفير البارد، وارتفاع طبقة التروبوسفير". ويضيف ميلز أنه لا يزال من غير المؤكد ما إذا كان النمو المحدود للجسيمات الذي تمت محاكاته بواسطة النموذج الجديد يعكس ما سيحدث في العالم الحقيقي
في الواقع، تثير الدراسة أسئلة أكثر مما تجيب، كما يقول "أوبري" فهي تدرس فقط الثورات البركانية الاستوائية، وليس تلك الأقرب إلى القطبين، حيث يكون الستراتوسفير أقرب. ومن الصعب تحديد ما إذا كان التبريد المتزايد من البراكين الكبيرة أو انخفاض التبريد من البراكين الصغيرة سوف يفوز بالتأثير الأكبر للمناخ.
ستكون الخطوة التالية هي اختبار كيفية عمل هذه الاتجاهات في ظل مستويات أكثر واقعية للاحترار في المستقبل وفي نماذج مناخية إضافية. يأمل الباحثون أيضًا في دمج الاتجاهات الأخرى، بما في ذلك الانفجارات المتزايدة المتوقع حدوثها مع ذوبان الأنهار الجليدية من بعض البراكين القطبية وزيادة التقسيم الطبقي للمحيط، الأمر الذي يسمح لمزيد من التبريد البركاني بالبقاء على سطح الماء، ما يؤدي إلى تبريد الغلاف الجوي.
المصدر: National Geographic