باستخدام المحاكاة الحاسوبية للانفجارات البركانية على مدى آلاف السنين الماضية والنظريات التي تحلل توازن الطاقة العالمي، تحدد دراسة جديدة العلاقة بين الانفجارات البركانية والتغيرات المناخية المختلفة وتحللها.
في مقال نشر في المجلة العلمية Journal of Climate، قام الباحثان موران إيرز والدكتور أوري آدم من معهد علوم الأرض في الجامعة العبرية في القدس بدراسة ويعتمد تأثير الانفجارات البركانية على الوقت على الغابات الاستوائية المطيرة التي تضم حوالي نصف سكان العالم. وخلافا للدراسات السابقة، تم اكتشاف استجابة فريدة في الأجزاء المختلفة من الغلاف الجوي وفي المحيطات: كل منها مرتبط ببعضه البعض بطريقة مختلفة عن العمليات المناخية وبالتالي فإن الاستجابة للانفجارات البركانية تؤدي إلى مجموعة من الظواهر المختلفة التي يحاول المقال تفسيرها.
السبب الرئيسي لتغير المناخ بعد الانفجارات البركانية هو إطلاق الرماد البركاني في الغلاف الجوي. تمتص جزيئات الرماد أشعة الشمس وبالتالي تعمل على تسخين الجو ولكنها تبرد الأرض. في المتوسط، يؤدي حجب أشعة الشمس بعد إطلاق الرماد البركاني إلى التبريد العالمي، وخاصة إلى التبريد الزائد في نصف الكرة الأرضية حيث حدث الانفجار. ومن المعروف أن التغيرات المناخية الواسعة والمتنوعة تصاحب الانفجارات البركانية. وتشمل هذه انخفاضًا في هطول الأمطار على مستوى العالم، وزيادة كبيرة في الغطاء الجليدي العالمي، وتحولًا في نطاق المطر الاستوائي، وضعف الرياح الموسمية، وأحداث النينيو بعد حوالي عام من الانفجارات البركانية، وأحداث النينيا بعد حوالي ثلاث سنوات من الانفجارات البركانية.
وأدت سلسلة من الانفجارات البركانية في بداية القرن التاسع عشر إلى انخفاض درجة الحرارة العالمية بنحو درجة واحدة بسبب تلوث الهواء البركاني، لدرجة أنه تم تتويج عام 19 بـ "عام بلا صيف". أدت الأضرار الزراعية الهائلة الناجمة عن الفيضانات والموجات الباردة وانخفاض ضوء الشمس إلى مجاعة في جميع أنحاء العالم. أدت سلسلة مماثلة من الانفجارات البركانية إلى "العصر الجليدي الصغير" في النصف الشمالي من البلاد بين القرنين الخامس عشر والثامن عشر.
يعد التبريد العالمي الذي يصاحب الانفجارات البركانية، نتيجة لانخفاض ضوء الشمس، مصدر إلهام لحلول "هندسة المناخ" المستقبلية في مناخ دافئ، وبالتالي يثير اهتمامًا بحثيًا واسع النطاق بالعمليات المرتبطة بهذه الأحداث القوية. تعتمد الدراسة الحالية على تحليل إعادة بناء التغيرات المناخية في الألف سنة الماضية بواسطة نموذج مناخي للمركز الوطني الأمريكي لأبحاث الغلاف الجوي (نموذج نظام الأرض لمجتمع أبحاث الغلاف الجوي التابع للمركز الوطني). وتعتمد بيانات الانفجارات البركانية نفسها (توقيتها وشدتها وكيفية توزيع الرماد بين نصفي الكرة الأرضية) على دراسة النوى الجليدية من جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية التي أجرتها دراسات سابقة.
تشرح الدراسة الظواهر المناخية المختلفة باستخدام ميزان الطاقة العالمي. وهو يفعل ذلك من خلال دراسة العلاقة بين تدفقات الطاقة في الغلاف الجوي والمحيطات وردود الفعل التي تعتمد على الوقت مثل تلك التي تربط بين الغطاء الجليدي العالمي ودرجة الحرارة العالمية، والرياح البرية والتيارات البحرية، وتركيز الرماد البركاني ونظام التدفق في الغلاف الجوي. إن استخدام إطار نظري موحد يعتمد على توازنات الطاقة يتيح فهم ووصف الطريقة حيث تملي هذه التغذية الراجعة تطور الظواهر المناخية المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف الباحثون علامات أولية لظواهر مختلفة في توازن الطاقة. وعلى وجه الخصوص، أظهروا أن مراقبة توازن الطاقة في الغلاف الجوي، باستخدام بيانات الأقمار الصناعية، تسمح بالتنبؤ بالاستجابة الاستوائية للانفجارات البركانية قبل حوالي ستة أسابيع. يمكن أن تشكل هذه النتيجة أساسًا للتطبيقات المستقبلية للتحضير لتأثيرات الانفجارات البركانية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
