Crédito: Dave Harlow, USGS.
Una nueva investigación indica que aumentará el efecto de enfriamiento de erupciones grandes y raras, mientras que se reducirán los efectos de erupciones más pequeñas y frecuentes.
Las erupciones volcánicas pueden tener un efecto masivo en el clima de la Tierra. Las cenizas volcánicas y los gases de la erupción de 1815 del monte Tambora, Indonesia, por ejemplo, contribuyeron a que 1816 fuera el «año sin verano», con malas cosechas y hambrunas en todo el hemisferio norte. En 1991, la erupción del monte Pinatubo en Filipinas enfrió el clima durante unos 3 años.
Grandes erupciones volcánicas como Tambora y Pinatubo envían columnas de ceniza y gas a la atmósfera. Los aerosoles de sulfato de estas columnas dispersan la luz solar, reflejando parte de ella hacia el espacio. Esta dispersión calienta la estratosfera pero enfría la troposfera (la capa más baja de la atmósfera de la Tierra) y la superficie de la Tierra.
Ahora, una nueva investigación publicada en Nature Communications ha encontrado que el cambio climático podría aumentar el efecto de enfriamiento de grandes erupciones como estas, que generalmente ocurren un par de veces cada siglo. Sin embargo, el estudio también encontró que los efectos de enfriamiento de erupciones más pequeñas y frecuentes podrían reducirse drásticamente.
Factores que facilitan la inyección de aerosoles volcánicos en la estratosfera
“Lo que realmente importa es si estos [aerosoles volcánicos] se inyectan en la estratosfera, es decir, por encima de los 16 kilómetros en los trópicos en las condiciones climáticas actuales y más cerca de los 10 kilómetros en las latitudes altas”, explicó Thomas Aubry, Geofísico de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y autor principal del nuevo estudio. “Si se inyectan [aerosoles] a estas altitudes, pueden permanecer en la atmósfera durante un par de años. Si se inyectan en altitudes más bajas, esencialmente serán arrastrados por la precipitación en la troposfera. El efecto climático solo durará unas pocas semanas».
El poder de una erupción volcánica influye en la elevación a la que los gases ingresan a la atmósfera, y las erupciones más fuertes inyectan más aerosoles en la estratosfera. La flotabilidad de los gases también contribuye a la elevación a la que se asientan en la atmósfera. El cambio climático podría afectar esta flotabilidad: a medida que la atmósfera se calienta, se vuelve menos densa, lo que aumenta la elevación a la que los aerosoles alcanzan una flotabilidad neutra.
Modelado del Monte Pinatubo
Aubry y sus colegas utilizaron modelos tanto del clima como de las columnas volcánicas para simular lo que sucede con los aerosoles emitidos por una erupción volcánica en el clima actual y cómo eso podría cambiar para fines de siglo con el calentamiento global continuo. En sus modelos, todas las erupciones ocurrieron en el monte Pinatubo.
Descubrieron que para las erupciones de magnitud moderada, la altura a la que los aerosoles de sulfato se depositan en la atmósfera sigue siendo la misma en un clima más cálido. Pero el efecto de enfriamiento de tales erupciones se redujo en alrededor de un 75%. Esta discrepancia tiene menos que ver con las emisiones volcánicas y más con la atmósfera: se prevé que la altura de la estratosfera aumente con el cambio climático. Por lo tanto, es más probable que los aerosoles de erupciones volcánicas moderadas permanezcan en la troposfera y sean eliminados por la lluvia, reduciendo su potencia.
Para grandes erupciones, los modelos indicaron que las columnas volcánicas se elevarán alrededor de 1,5 kilómetros más alto en la estratosfera en un clima más cálido. Este cambio de elevación hará que los aerosoles se propaguen más rápidamente por todo el mundo. Este aumento en la propagación de aerosoles se debe principalmente a una aceleración prevista de la circulación de Brewer-Dobson, que mueve el aire en la troposfera hacia arriba a la estratosfera y luego hacia los polos. El cambio en la circulación de Brewer-Dobson está asociado con el cambio climático.
El tamaño de las partículas de sulfato y el enfriamiento atmosférico
Además de mejorar el efecto de enfriamiento global de los aerosoles, el aumento de la dispersión del aerosol reduce la velocidad a la que las partículas de sulfato chocan entre sí y crecen. Esto aumenta aún más su efecto de enfriamiento al permitirles reflejar mejor la luz solar.
“Hay un punto óptimo en términos del tamaño de estas partículas diminutas y brillantes donde son muy eficientes para dispersar la luz del Sol”, explicó Anja Schmidt , Científica Atmosférica de la Universidad de Cambridge y coautora del artículo. “Sucede que en este escenario de calentamiento global que [nosotros] simulamos, estas partículas crecen cerca del tamaño en el que son muy eficientes en términos de dispersión”.
Resultados y limitaciones
«Encontramos que el forzamiento radiativo (la cantidad de energía eliminada del sistema planetario por el aerosol volcánico) sería un 30% mayor en el clima cálido, en comparación con el clima actual», dijo Aubry. «Entonces sugerimos que amplificaría el enfriamiento de la superficie en un 15%».
Stefan Brönnimann, un científico climático de la Universidad de Berna que no participó en la nueva investigación, dijo que el estudio es interesante porque «nos hace pensar en los procesos involucrados [entre las emisiones volcánicas y el clima] de una manera nueva».
Brönnimann señaló, sin embargo, que las simulaciones limitaban sus modelos a las erupciones del monte Pinatubo en el verano. Sería interesante ver si las conclusiones siguen siendo válidas para las erupciones en diferentes latitudes y en diferentes estaciones, dijo.
Una estratosfera cambiante
Es difícil decir si el enfriamiento amplificado de las grandes erupciones volcánicas o la disminución del enfriamiento de las erupciones más pequeñas tendrá un efecto neto sobre el clima, dijo Aubry.
Schmidt dijo que los aumentos actuales en la frecuencia e intensidad de los incendios forestales también podrían alterar los efectos climáticos de las erupciones volcánicas porque están afectando la composición de la estratosfera. “Realmente hay mucha contaminación por aerosoles en la estratosfera, probablemente a una escala que nunca antes habíamos visto”.
Fuente: Eos, Magazine of the American Geophysical Union (AGU).
Artículo original: Allen, M. (2021), Climate change will alter cooling effects of volcanic eruptions, Eos, 102, https://doi.org/10.1029/2021EO163297. Published on 20 September 2021.
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Los volcanes pueden afectar el clima
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Sobre el efecto de la inyección de humo a la estratosfera por los pirocumulonimbus (PiroCsb) producidos por grandes incendios forestales
Crédito: Joshua Stevens y Lauren Dauphin, Observatorio de la Tierra de la NASA.
En el 2000, los científicos atmosféricos del Laboratorio de Investigación Naval de los EE. UU. (NRL) informaron por primera vez que las columnas de humo de los incendios forestales intensos podían generar tormentas eléctricas imponentes que canalizaban el humo a una altura igual o superior a la altitud de crucero de los jets. Estos eventos de pirocumulonimbus, o piroCb, cautivaron a los científicos en ese momento. Antes de ese descubrimiento, se pensaba que solo las erupciones volcánicas explosivas y las tormentas eléctricas extremas eran capaces de elevar el material tan alto.
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Curiosidades
Delucidando el origen del enfriamiento Younger Dryas
Crédito imagen: Michael Waters, Texas A&M University.
Investigadores de las Universidades de Houston, Baylor y Texas A&M descubrieron evidencia de por qué la Tierra se enfrió dramáticamente hace 13,000 años. Las temperaturas bajaron en aproximadamente 3 grados centígrados.
La evidencia está enterrada en una cueva en Texas, donde los horizontes de sedimentos han preservado firmas geoquímicas únicas de antiguas erupciones volcánicas. Dichas firmas fueron previamente confundidas con impactos extraterrestres, dicen los investigadores.
La resolución de este caso de identidad equivocada se informó recientemente en la revista Science Advances.
«Este trabajo muestra que la firma geoquímica asociada con el evento de enfriamiento no es única, sino que ocurrió cuatro veces entre 9,000 y 15,000 años atrás», dijo Alan Brandon, Ph.D., Profesor de Geociencias de la Universidad de Houston. “Por lo tanto, el desencadenante de este evento de enfriamiento no vino del espacio. La evidencia geoquímica previa de un gran meteorito explotando en la atmósfera refleja un período de grandes erupciones volcánicas «.
Después de que un volcán hace erupción, la propagación global de aerosoles refleja la radiación solar entrante lejos de la Tierra. Ésto puede conducir a un enfriamiento global posterior a la erupción durante uno a cinco años, dependiendo del tamaño y los plazos de la erupción. La publicación a continuación lo aborda.
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