Sopečná zima je pokles teploty způsobené sopečným popelem a kyseliny sírové kapiček , v důsledku silné sopečné erupce , přítomné v atmosféře a odrážející sluneční paprsky . Mluvíme také o vulkanickém vynucování , výrazu vytvořeném z anglického „ vulcanic forcing “ .
Sopečná erupce může mít mnoho vlivů na atmosféru a počasí. Zde je nutné rozlišit troposférické efekty obecně omezené geograficky a časově od stratosférických účinků, které se mohou týkat zemského světa a trvají měsíce, pouze tyto poslední efekty mohou způsobit „sopečnou zimu“. Materiály, plyn a prach, vymrštěné ve vysoké nadmořské výšce nejsilnějšími erupcemi, jsou díky proudům vzduchu distribuovány poměrně rychle na velkou plochu. Některé ze sopečných plynů pak reagují se vzduchem a vytvářejí aerosoly, které narušují přenos slunečního záření. To platí zejména pro oxid siřičitý, který reakcí s vodou v atmosféře vytváří kapičky kyseliny sírové. Neprůhlednost horních vrstev atmosféry se zvyšuje: k zemi dopadá méně slunečního záření. V případě nejdůležitějších erupcí tak může být klima ochlazováno na velkých plochách. Toto ochlazení však není jediným účinkem aerosolů: pokud teplota klesá v nízkých nadmořských výškách, ve stratosféře aerosoly naopak vyvolávají zvýšení teploty skleníkovým efektem. Sopečné aerosoly proto mají dynamický vliv na klima a působí nejen ochlazováním spodní atmosféry, ale také rušením proudů v horní atmosféře. Tyto účinky jsou však časově omezené, protože aerosoly vypadnou za několik měsíců. Nejsilnější erupce však mohou způsobit přítomnost aerosolů po dobu jednoho až tří let. Sopečná erupce proto působí na klima v závislosti na násilí erupce, složení ejektátů, ale také na poloze sopky. Sopka nacházející se v rovníkové zóně rozptyluje aerosoly v atmosféře stále častěji a rychleji, a proto má snadnější celkový účinek na atmosféru. A konečně, účinek erupce závisí také na období erupce v roce, jakož i na stavu klimatického systému v době erupce (například síla ENSO ).
U údajně nejdůležitějších sopečných zim, jako je Toba (viz níže ), jsme byli schopni vidět příčiny fenoménu tzv. „Úzkého hrdla“ (tj. Náhlý pokles populací druhů okamžitě o období velké genetické divergence mezi přeživšími). Podle antropologa Stanleyho Ambroseho tyto události snižují význam populací na dostatečně nízkých úrovních, aby u malých populací jedinců mohly nastat změny rychleji (prostřednictvím fenoménu genetického driftu ) a způsobí rychlou „populační diferenciaci“.
Mohli bychom předpokládat významnou sopečná zima jevu po super-erupce ( super-sopky ) z jezera Toba na ostrově Sumatra , což je indonéský ostrov se nachází na rovníku , asi před 74.000 roky. Diskutoval se o dopadu erupce, zejména na klima, s návrhy v rozsahu od nízkého po vysoký dopad. Mezi možnými důsledky bychom mohli postupovat pravděpodobné odlesňování v jihovýchodní Asii a chlazení z oceánů 3 až 3,5 ° C . Erupce byla také prezentována jako urychlující již začalo ledové trend, což způsobuje kolaps lidské a zvířecí populace . Tato možnost v kombinaci se skutečností, že většina lidských diferenciací nastala ve stejném období, byla považována za pravděpodobný případ „úzkého místa“ populace spojeného se sopečnými zimami. Nedávné paleoklimatické studie provedené v sedimentech jezera Malawi však tuto katastrofickou teorii vyvracejí a ukazují, že erupce nebyla nijak výrazně a trvale ovlivněna klima východní Afriky. Stejně tak důkazy z ledových jader a nedávné simulace spíše naznačují absenci dlouhodobého vlivu na klima: chlazení větší než sto let po erupci je nemožné a za předpokladu, že ochlazení na několik desetiletí vyžaduje zvážení zásahů zpětné vazby, které jsou špatně srozumitelné a hypotetické. Spor však není ani zdaleka urovnán, zejména kvůli obtížím při přesném datování katastrofy a fosilních pozůstatků nebo objevených nástrojů, i když studium pylu jasně ukazuje změnu flóry, která je synonymem změny podnebí. / nebo lidské povolání.
Před 36 000 lety vyprodukovala intenzivní výbušná epizoda mezi 80 a 150 km 3 vulkanického materiálu trachytického složení (kampanský „šedý tuf“, ve skutečnosti ignimbrite ). Kaldera vznikla v důsledku této události, která mohla přispět k zániku neandertálců . Jak dokazují četná ložiska popela, tato exploze se ponořila do sopečné zimy do celé východní Evropy a jihozápadní Asie, konkrétně do většiny jejich stanovišť.
Účinky nedávných sopečných zim jsou mírnější, ale přesto jsou významné. Jsou však obtížné kvantifikovat za dávných erupcí a předchozími případy v XVIII th století, jsou stále nejasné.
Identifikace těchto sopečných zim je založena na konfrontaci historických, geologických a paleoklimatických zdrojů. Ty jsou především tvořeny ledovými jádry . Ty, převzaté z polárních čepic (Grónsko nebo Antarktida), představují každoroční stratigrafii, která umožňuje sledovat klimatické a meteorologické jevy. Lze zde najít sulfidové usazeniny, které jsou výsledkem spadu sopečných plynů . Tyto plyny lze identifikovat analýzou elektrického odporu ledu - v tomto místě je kyselější - nebo přesnějšími chemickými analýzami. U nejstarších erupcí umožňuje pouze srovnání několika jader s dostatečnou přesností kvantifikovat rozsah usazenin, a tedy i klimatické poruchy. Lze jej tedy hledat v jiných typech zdrojů, zejména dendrochronologickými analýzami . Geologická analýza sopky odpovědné za narušení, pokud je známá, může umožnit specifikovat násilí při jeho výbuchu ( VEI ) a zejména spojit jeho geografickou polohu s množstvím sulfidového ložiska měřeného na pólech. Historické zdroje pravděpodobně poskytnou mnoho prvků: indikace meteorologických poruch zaznamenaných současníky (tuhá zima, deštivé léto atd.), Indikace jevů typických pro takové erupce (zejména zářící západ slunce, fenomén suché mlhy), mohou konečně osvětlit o nepřímých důsledcích těchto narušení, nedostatku potravin, hladomoru, epidemií a následného sociálního napětí.
Celkový dopad klima erupce ze Santorini v době minojské byla projednána, jakož i jejich dopadu na společnosti z doby bronzové . Zatímco erupce byla často spojována s mnoha mýty ( Atlantis , biblický exodus ), je obtížné najít jednoznačné zdroje, zejména proto, že datování erupce je kontroverzní. Podle DM Pyle by předložené hypotézy měly být uvedeny do perspektivy a tento dopad by neměl být přehnaný. Pozoruhodné klimatické narušení je však zaznamenáno v dendrochronologických datech za rok 1628 před naším letopočtem, narušení, které může odpovídat erupci. Od roku 2002 také víme, že erupce byla silnější, než jsme si dříve mysleli. Jeho důsledky pro starověké společnosti zůstávají doménou spekulací.
Řada případů vulkanického vynucování je doložena v římských dobách. Z tohoto pohledu však toto období vykazuje poměrně nízkou aktivitu. Na základě ledových jader se epizody umisťovaly zejména kolem -53 , do -44 , v letech 150 a 160 , stejně jako ve třetím století. Platnost chronologie těchto sil vyvinutých z ledových jader byla zpochybněna dendrochronologem Mikem Bailliem, u kterého měla data přiřazená událostem v jádrech klesnout o několik let.
Etna v -44Jeden z nejstarších popisů vulkanické zimy se nachází v Lives z Plutarch :
"Došlo také ke ztlumení slunečního světla: celý ten rok skutečně jeho disk zůstal bledý;" neměla zářivost, když vstala a vyprodukovala jen slabé a malátné teplo, vzduch zůstával temný a těžký, protože teplo, které jím prošlo, bylo příliš slabé a napůl zralé plody se před dosažením termínu zkazily a hnilo svěžest atmosféry. "
- Plútarchos, Život Caesara
Týká se to následků erupce Etny v roce -44 . Atmosférické důsledky erupce byly viditelné také v Číně. Erupce, doložená ledovými jádry, probíhala souběžně se smrtí Julia Caesara . Jako takový označil s průchodem komety představivost současníků. O klimatických důsledcích této erupce a jejich účincích na starověké společnosti je známo jen málo.
Jezero Taupo kolem 200Podle geologa Wolfganga Vettersa a archeologa Heinricha Zabehlického způsobila erupce novozélandské sopky Taupo kolem roku 200 klimatické poruchy, jejichž důsledky byly pociťovány na římskou říši. Erupce této sopky je často datována do roku 186 kvůli nebeským jevům zaznamenaným v Římě a Číně. Toto datum je diskutováno a můžeme také najít 181 (+/- 2) nebo 232 (+/- 15) nebo 236 (+/- 4).
Tyto klimatické poruchy doložená za rok 535 a následující roky, na několika místech planety byly přičítány, ale bez konsensu, na vulkanické erupci, někdy spojené s Krakatoa , někdy s Rabaul a někdy s Ilopango . Možné stopy erupce byly nalezeny v ledových jádrech shromážděných v Grónsku, ale hypotéza dopadu asteroidu je také obhájena. Rozsah a přesné důsledky této klimatické události zůstávají velmi diskutované a pouze znásobení terénních studií bude schopno objasnit, ne-li urovnat debatu.
Pokud by podle Johna Grattana neměly klimatické obtíže tohoto období souviset s vulkanickými poruchami a jsou naopak příkladem běžné proměnlivosti klimatu v té době, navrhli Michael McCormick a Paul Dutton identifikovat několik případů vulkanických nucení za období: v 763 - 764 , mezi 821 a 824 , v 855 - 856 a 859 - 860 , v 873 - 874 , v 913 .
Velká erupce čedičové Eldgjà na X th století pravděpodobně měli podobné klimatické dopady na ty Lakagígar v roce 1783 . Zdá se, že klimatické poruchy způsobily v Evropě hladomory a epidemie. Podle Michaela McCormicka a Paula Duttona musí být erupce datována do roku 939 a v letech 939 - 940 způsobila v Evropě velmi tuhou zimu .
Ledová jádra získaná v Grónsku a Antarktidě vykázala důležitou vrstvu sulfidů. Podle Richarda Stothersa jsou klimatické důsledky erupce Samalasu v roce 1257 viditelné ve středověkých pramenech a mohly by vést k hladomorům a epidemii. Účinky této erupce se však nejeví tak důležité, jak by měly být: vzhledem k signálu nalezenému v ledových jádrech se erupce jeví jako nejdůležitější z posledních 7000 let a chlazení však nebylo příliš důležitější než to způsobené Pinatubo . Tento zjevný paradox lze vysvětlit velikostí částic tvořících aerosoly přítomné v atmosféře po erupci. Studie využívající klimatické simulace vysvětluje nástup malé doby ledové kolem roku 1275 posloupností, po dobu půl století, čtyř hlavních vulkanických sil a vytvořením jevů pozitivní zpětné vazby spojených s mořským ledem a mořskými proudy. Sopka zodpovědná za erupci roku 1257 byla identifikována v Indonésii, jsou to Samalas, jejichž zhroucení vytvořilo Caldeira Segara Anak .
Erupce Kuwae ( Vanuatu ) na konci roku 1452 nebo na začátku roku 1453 nepochybně předčila množství Tambory v množství sirníku zasílaného do atmosféry. Klimatické důsledky erupce byly několik let významné a citlivé.
Erupce Huaynaputiny v Peru v roce 1600 způsobila atmosférické a klimatické poruchy, které byly pociťovány v Evropě a Číně.
Článek, který napsal Benjamin Franklin, obvinil sopečný prach pocházející z Islandu, že byl příčinou velmi chladného léta v roce 1783 ve Spojených státech. Erupce Lakagígara skutečně vypustila do atmosféry obrovské množství oxidu siřičitého. To způsobilo smrt většiny dobytka ostrova a hrozný hladomor , který zabil čtvrtinu populace.
Teploty zaznamenané na severní polokouli poklesly v roce následujícím po erupci asi o 1 ° C.
Erupce tohoto stratovulkánu způsobila letošní mrazy ve státě New York a červnové sněžení v Nové Anglii , což způsobilo to, co se stalo známým jako „ Rok bez léta“. Ve Spojených státech v roce 1816 . Během tohoto léta napsala Mary Shelley Frankenstein, jehož snímky jsou často spojovány s příběhem erupce Tambora.
V Sundském průlivu, poblíž západního pobřeží Jávy , je na ostrově Krakatoa Perbuatan nazývaný zkratkou Krakatoa .
Dne 27. srpna 1883 se exploze z Krakatoa (Krakatau) rovněž vytvořila podmínky pro vulkanické zimy. Další čtyři roky byly neobvykle chladné a zima roku 1888 byla první, kde v této oblasti sněžilo. Rekordní sněžení bylo zaznamenáno po celém světě.
Více nedávno, 1991 výbuch Mount Pinatubo , další stratovulkán , na Filipínách , ochladí se globální teploty o dva až tři roky, přerušení trendu globálního oteplování viděný od roku 1970 .
S výjimkou Lakagígarů patří většina výše zmíněných sopek (ať už se nacházejí v Indonésii nebo na Filipínách ) k obrovskému oceánskému oblouku, který vulkanologové nazývají „ Pacifický kruh ohně “.
Někteří vulkanologové kvantifikovali sílu těchto různých erupcí v megatonech . Tak s vědomím, že atomová bomba na Hirošimu měl odhadnutou výkonem 20 kT , odhadovaná síla erupce z Tambora , samo o sobě rovná osm krát větší než Vesuv , bylo více než stokrát vyšší než u bomb v " Hirošimy a Nagasaki se znovu sešli. Navíc, abychom měli barevnější představu o síle výbuchu, byl zvuk výbuchu slyšet ve vzdálenosti více než 1400 km ; ze sopečné pumy o více než 20 cm v průměru se odhaduje na 80 km pryč na blízkém ostrově a sloupec popela, který vyústil zvýšil na 35 kilometrů na výšku.