Uudessa tutkimuksessa on selvitetty Yellowstonen kansallispuistossa sijaitsevan supertulivuoren mahdollisen purkauksen vaikutuksia maapallon ilmastolle ja hiilen kierrolle. Tutkimuksen tuloksien mukaan purkauksen jälkeen maapallon lämpötila laskee usealla celsiusasteella. Maa-alueiden maaperään ja meriin kerääntyy hiiltä ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden laskiessa. Purkauksen vaikutukset kestävät hiilen kierrossa satoja vuosia.
Supertulivuorenpurkaukset ovat hyvin harvinaisia ja erittäin voimakkaita tulivuorenpurkauksia. Menneisyydestä tunnetaan joitakin supertulivuorenpurkauksia. Näistä luultavasti tunnetuin on Toban purkaus noin 74 000 vuotta sitten. Toban purkauksen uskotaan viilentäneen maapalloa huomattavasti ja on jopa arveltu, että purkausta seurannut viileneminen olisi ollut vähällä saattaa ihmiskunnan sukupuuttoon.
Toinen tunnettu supertulivuoren sijaintipaikka on Yhdysvaltojen Yellowstonen kansallispuistossa, jossa on aikoinaan tapahtunut kolme suurta purkausta, joista viimeisin tapahtui noin 630 000 vuotta sitten. Pienempiä purkauksia alueella on tapahtunut useammin – viimeksi noin 13 000 vuotta sitten. Yellowstonen mahdollisesta purkautumisesta nykyaikana on puhuttu paljon, mutta mitään varmaa tietoa asiasta ei ole. Aluetta seurataan tarkasti ja siellä tapahtuu paljon heikkoja maanjäristyksiä.
Supertulivuorten vaikutuksia ilmastoon on tutkittu melko paljon, mutta niiden vaikutuksia maapallon hiilen kiertoon on tutkittu vähemmän. Uudessa tutkimuksessa on selvitetty supertulivuorten vaikutuksia maapallon ilmastoon ja hiilen kiertoon lyhyellä ja pitkällä (enintään 200 vuotta) aikavälillä.
Voimakkaat ilmastonmuutokset saattavat häiritä hiilen kiertoa maapallolla. Vuonna 1991 tapahtunut Pinatubon tulivuorenpurkaus viilensi maapalloa keskimäärin noin 0,4 celsiusastetta. Aiempien tutkimusten mukaan tuollainen viileneminen aiheuttaa todennäköisesti havaittavissa olevan vaikutuksen hiilen kiertoon. Vaikutus näyttäisi tapahtuvan pääasiassa maaperän ja kasvien vähentyneestä hengityksestä, jonka seurauksena ilmakehään vapautuu aiempaa vähemmän hiilidioksidia. Tätä voimistaa lisääntyneiden sateiden vaikutuksesta lisääntyvä kasvillisuus sademetsissä, mikä sitoo ilmakehästä enemmän hiiltä. Pinatubon tapauksessa hiilen kierrossa ei näyttänyt tapahtuneen merkittäviä muutoksia merissä.
Viimeisen tuhannen vuoden aikana suurin tulivuorenpurkaus tapahtui vuonna 1258 toistaiseksi tuntemattomassa paikassa. Tämän purkauksen on katsottu aiheuttaneen noin kahden miljoonasosan vähenemisen ilmakehän hiilidioksidipitoisuudessa. Tässä tapauksessa hiilen kierto saattoi häiriintyä myös merissä, jotka ensin ottivat ilmakehästä hiiltä ja alkoivat sitten nopeasti vapauttaa hiiltä takaisin ilmakehään.
Uudessa tutkimuksessa tehtiin simulaatioita, joissa malleilla luotiin Yellowstonen mahdollista purkausta vastaavat olosuhteet. Tilannetta simuloitiin pitemmällä aikavälillä (200 vuotta) kuin aiemmissa tutkimuksissa.
Tutkimuksen tuloksien mukaan maapallon pintalämpötila ensin viilenee voimakkaasti parin vuoden aikana, kuten on havaittu käyvän pienempien tulivuortenpurkausten yhteydessä. Tässä tapauksessa viileneminen on voimakkaampaa. Maapallo viilenee keskimäärin noin 3-4 celsiusastetta. Maa-alueilla viileneminen voi olla jopa seitsemän celsiusastetta, kun viileneminen merialueilla jää kolmen celsiusasteen paikkeille. Joillakin yksittäisillä alueilla viileneminen voi olla jopa kymmenen celsiusastetta. Viilenemisvaiheen jälkeen lämpötila palaa lähelle alkuarvoa seuraavien muutaman vuoden aikana, mutta alkuarvo saavutetaan lopullisesti vasta 50 vuoden kuluttua. Tämän jälkeen lämpötila pysyy melko vakaana.
Tuulien voimakkuudessa näyttäisi tapahtuvan lyhytaikainen muutos. Muutokset kestävät pari vuotta ja sitten hitaasti heikkenevät. Tuuliolosuhteiden muutokset vaikuttavat merien virtauksiin ja kumpuamisessa näyttää tapahtuvan muutoksia päiväntasaajan alueella. Viilenevässä ilmastossa merijää lisääntyy sekä pohjois- että etelänavalla.
Hiilen kierrossa tapahtuu myös muutoksia. Ilmakehän hiilen määrä ensin hiukan kasvaa parin vuoden ajan. Sitten hiilen määrä vähenee parissa vuodessa kymmenellä gigatonnilla. Sen jälkeen hiilen määrä lähtee hyvin hitaasti nousemaan takaisin alkuarvoa kohti, mutta näyttää tasoittuvan hiukan alkuperäistä arvoa pienemmäksi. Merissä muutokset ovat samansuuntaisia kuin ilmakehässä, mutta hitaampia. Merissä hiilen määrä jää 200 vuoden aikana reilusti pienemmäksi kuin alkuarvo.
Maa-alueilla hiilen määrä kehittyy päinvastoin kuin ilmakehässä; ensin lyhyt heikko pieneneminen, sitten voimakas kasvu ja sitten hidas pieneneminen. Maa-alueiden hiilen määrä on 200 vuoden kuluttua purkauksesta suurempi kuin alkuarvo. Maa-alueiden kasvillisuuden hiilen määrässä ei näyttäisi tapahtuvan suuria muutoksia. Ainoastaan heti purkauksen jälkeen hiilen määrä hetkellisesti vähenee. Maa-alueiden maaperään puolestaan näyttäisi sitoutuvan paljon hiiltä. Maaperän hiilen määrän kehitys näyttääkin tapahtuvan melkein täsmälleen samoin kuin edellä kuvattu maa-alueiden hiilen määrän kehitys.
Maa-alueiden maaperään ja meriin kertyy siis hiiltä supertulivuorenpurkauksen seurauksena. Ilmakehästä taas vähenee hiiltä ja ilmakehän hiilidioksidipitoisuus laskeekin noin viidellä miljoonasosalla. Muutoksien palautuminen kestää pitkään – edes tutkimuksen tarkasteluaikana ollut 200 vuotta ei riittänyt palauttamaan tilannetta kokonaan takaisin alkutilaan.
Lähde:
Segschneider, J., Beitsch, A., Timmreck, C., Brovkin, V., Ilyina, T., Jungclaus, J., Lorenz, S. J., Six, K. D., and Zanchettin, D.: Impact of an extremely large magnitude volcanic eruption on the global climate and carbon cycle estimated from ensemble Earth System Model simulations, Biogeosciences, 10, 669-687, doi:10.5194/bg-10-669-2013, 2013. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Aiempia juttujamme aiheesta:
Tulivuorten vaikutus ilmastoon (27.10.2010)
Tulivuoret lannoittavat meriä (3.5.2010)
Ilmastotieto 
Jätä kommentti