Принстонские учёные выяснили, что вулканические извержения, выбрасывающие газы в верхние слои атмосферы, не только изменяют глобальную температуру, но и необычным образом влияют на наводнения.
В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, исследователи сообщают, что крупные извержения создают особые модели наводнений в зависимости от расположения вулкана и распространения его шлейфа.
Основные выводы исследования
1. Когда шлейф вулкана в основном содержится в одном полушарии, количество наводнений уменьшается в этом полушарии и увеличивается в другом. Эта закономерность наиболее сильно влияет на тропические регионы и практически не оказывает эффекта на другие регионы.
2. Вулканы, создающие шлейфы, затрагивающие оба полушария, демонстрируют другую картину. Эти извержения уменьшают количество наводнений в тропиках обоих полушарий, одновременно увеличивая их в засушливых регионах.
Изученные извержения
Для исследования учёные рассмотрели три крупных извержения:
* извержение вулкана Санта-Мария в Гватемале в 1902 году, шлейф которого был сконцентрирован в северном полушарии;
* извержение вулкана Агунг в Индонезии в 1963 году, шлейф которого был сконцентрирован в южном полушарии;
* извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году, с более симметричным шлейфом.
Роль глобальных воздушных течений
Габриэле Вилларни, один из главных исследователей, сказал, что ключ к пониманию закономерностей лежит в глобальных воздушных течениях. Пассаты, которые опоясывают земной шар, встречаются у экватора в области, называемой зоной межтропической конвергенции. Эти сходящиеся ветры создают погодные условия, разделённые линией, которая в основном следует за экватором.
Зона формирует полосу погоды в тропических регионах по обе стороны экватора, где тёплая, насыщенная влагой вода поднимается, вызывая сильные осадки. Изменение между летом и зимой сдвигает линию на север и юг, вызывая дождливые и сухие сезоны, которые обычно наблюдаются в тропиках.
Влияние вулканических извержений на воздушные потоки
Вилларни сказал, что вулканы выбрасывают газы, в том числе диоксид серы, в стратосферу. В этом регионе верхних слоёв атмосферы сернистый газ окисляется и превращается в крошечные взвешенные частицы. Эти аэрозоли рассеивают поступающий солнечный свет и поглощают тепло, исходящее от Земли. Это одновременно охлаждает Землю на уровне поверхности и нагревает стратосферу, что влияет на циркуляцию воздуха.
Команда Принстона обнаружила, что изменения в циркуляции воздуха, вызванные извержениями, меняют положение зоны межтропической конвергенции, заставляя её смещаться на север или юг вдали от полушария, где произошло извержение. Это смещение напрямую изменяет характер осадков. Зона со своим насыщенным влагой воздухом смещается от извержения, вызывая более сильные дожди и наводнения в соответствующем тропическом регионе.
Результаты исследования
Исследователи изучили извержения Санта-Мария (1902) и Агунг (1963), поскольку их шлейфы были ограничены одним полушарием. В результате сернистые аэрозоли непропорционально сконцентрировались в этом полушарии, сместив воздушные потоки и сдвинув зону межтропической конвергенции дальше в другое полушарие.
После извержения Агунга в южном полушарии 50% гидрологических постов зафиксировали снижение пиковых расходов (показатель речного наводнения) в тропических регионах южного полушария в первый год после извержения. Гидрологические посты в тропиках северного полушария зафиксировали увеличение пиковых расходов примерно на 40%.
Извержение Санта-Мария в северном полушарии привело к увеличению на 25% количества участков с пиковыми наводнениями в тропиках южного полушария и на 35% — участков со снижением расходов в северных тропиках. Кроме того, после извержения Санта-Мария наблюдалось увеличение более высоких пиковых паводков в засушливых и умеренных регионах северного полушария.
Шлейф аэрозолей от извержения Пинатубо в 1991 году распространился примерно равномерно по обоим полушариям. В отличие от двух других извержений, Пинатубо уменьшил количество наводнений в тропиках обоих полушарий. Пиковые расходы снизились на 20% участков в южных тропиках и на 35% — в северных.
Засушливые регионы продемонстрировали противоположный эффект. Исследователи обнаружили, что в чрезвычайно сухих регионах наблюдалось увеличение пиковых расходов примерно на 35% участков с обеих сторон экватора после извержения Пинатубо. Ханбин Ким, ведущий автор статьи, сказал, что это увеличение, возможно, связано с другим механизмом циркуляции воздуха, называемым связью муссонов и пустынь.
В этом паттерне воздух опускается над регионами азиатских муссонов и поднимается над близлежащими засушливыми регионами. Поднимающийся воздух притягивает влагу вверх, вызывая более сильные осадки в засушливых районах.
Исследователи обнаружили, что для извержений, распространяющихся по обоим полушариям, таким как Пинатубо, сдвиги в зоне межтропической конвергенции не играют основной роли. Вместо этого, по их словам, изменения в количестве наводнений вызваны охлаждением и связанными с ним изменениями атмосферной циркуляции, например, над пустынными регионами.
Вилларни сказал, что, продемонстрировав значительное влияние вулканических извержений на наводнения во всём мире, исследование показывает важность понимания того, как изменения климата могут иметь важные последствия, выходящие за рамки их непосредственных результатов. Он сказал, что учёные и политические лидеры должны понимать эти воздействия при оценке рисков, связанных с изменениями климата.
Предоставлено Принстонским университетом.