Вулканические воздействия на океаны - Volcanic impacts on the oceans

Взрывной извержения вулканов влиять на глобальный климат в основном путем инъекций сера несущие газы в стратосфера, который окислять формировать сульфатные аэрозоли. Стратосферные аэрозоли серы распространяется по земному шару за счет атмосферной циркуляции, вызывая охлаждение поверхности за счет рассеивания солнечной радиации обратно в космос. Этот охлаждающий эффект на поверхности океана обычно длится несколько лет, так как время жизни сульфатных аэрозолей составляет около 2–3 лет.[1] Однако в подповерхностном океане сигнал охлаждения может сохраняться в течение более длительного времени и может влиять на некоторые десятилетние изменчивости, такие как Атлантическая меридиональная опрокидывающаяся циркуляция (AMOC).[1][2]

Понижение температуры поверхности моря

Вулканические аэрозоли огромных вулканов (VEI > = 5) напрямую уменьшить глобальное среднее температура поверхности моря (SST) примерно на 0,2-0,3 ° C,[1][3] более мягкое, чем глобальное падение общей температуры поверхности, которое составляет от ~ 0,3 до 0,5 ° C,[4][5][6] согласно как глобальным температурным рекордам, так и модельным расчетам. Обычно, чтобы вернуться к нормальной жизни, требуется несколько лет.

Уменьшение теплосодержания океана

HC изменить HadCM3 Simulation.png

Сигналы вулканического охлаждения в теплоте океана могут сохраняться в течение гораздо более длительного времени (десятилетний или многолетний временной масштаб), намного превышающего продолжительность вулканического воздействия.[2][7] Несколько исследований показали, что Кракатау Эффект теплосодержания может длиться до одного века.[7][8] Время релаксации последствий недавних вулканов обычно короче, чем до 1950-х годов. Например, время восстановления теплосодержания океана Пинатубо, которое вызвало сопоставимое радиационное воздействие на Кракатау, кажется намного короче. Причина в том, что Пинатубо происходило на теплом и нестационарном фоне с увеличением парниковый газ принуждение.[7] Однако его сигнал все же мог проникать на глубину ~ 1000 м.[1]

Изменение уровня моря

Поскольку тепловое расширение является ключевым фактором уровень моря изменчивость, снижение теплосодержания должно привести к сокращению глобального средний уровень моря в десятилетнем масштабе времени.[2] Однако Гринстед [2007] утверждал, что значительное повышение уровня моря является первой прямой реакцией на извержение вулкана, и после этого уровень моря начинает падать. Одно из возможных объяснений этого явления - дисбаланс океана. массовые потоки. После извержения вулкана испарение над океаном становится меньше, потому что оно во многом определяется изменением температуры кожи океана. Быстрая реакция испарения на охлаждение поверхности и отложенная реакция речного стока на связанное с этим уменьшение количества осадков приводит к повышению уровня моря. Примерно 1-2 года спустя речной сток становится меньше из-за уменьшения количества осадков и меньшего количества осадков. морской лед таяние, которое вызывает падение уровня моря.[9]

Улучшение AMOC

Результаты ряда модельных исследований показывают, что атлантическая меридиональная опрокидывающаяся циркуляция (AMOC) усиливается из-за активности вулкана.[1][10][11] Глубоководная формация на северной оконечности Атлантический океан позволяет эффективно погружать аномалии ТПО в глубоководные глубины океана, поскольку скорость опрокидывания изменяется из-за изменений соленость. Уменьшение таяния льда и осадков в летнее время из-за охлаждения вулкана увеличивает соленость вблизи Гренландское море, и еще больше снижает статическую стабильность, что означает, что больше поверхностных вод погружается в океанские глубины. Исследования Стенчикова с соавт. (2009) и Iwi (2012) предполагают, что и Кракатау, и Пинатубо, возможно, усилили опрокидывающуюся циркуляцию. И увеличение AMOC кажется самым сильным примерно через десять лет после извержения вулкана, с величиной около одного Свердруп для Кракатау и Пинатубо.[1][11]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж Стенчиков, Г., Делворт, Т. Л., Рамасвами, В., Стоуфер, Р. Дж., Виттенберг, А., и Зенг, Ф. (2009). Вулканические сигналы в океанах. Журнал геофизических исследований, 114 (D16), 1–13. Дои:10.1029 / 2008JD011673
  2. ^ а б c Черч, Дж. А., Уайт, Н. Дж., И Арбластер, Дж. М. (2005). Значительное влияние извержений вулканов на уровень моря и теплосодержание океана в десятилетнем масштабе. Природа, 438 (7064), 74–7.Дои:10.1038 / природа04237
  3. ^ Энджелл, Дж. К. (1988). Влияние E1 Nifio на определение остывания тропосферы из-за извержений вулканов. Journal of Geophysical Research, 93, 3697–3704.
  4. ^ Рампино, М., & Селф, С. (1982). Исторические извержения Тамборы (1963 г.), их стратосферные (1815 г.), аэрозоли Кракатау (1883 г.) и Агунг и климатические воздействия. Четвертичные исследования, 18, 127–143.
  5. ^ Энджелл, Дж. К., и Коршовер, Дж. (1985). Изменения температуры поверхности после шести крупных вулканических эпизодов между 1780 и 1980 годами. Journal of Climate and Applied Meteorology, 24, 937–951
  6. ^ Миннис П., Харрисон Э. Ф. и Стоу Л. Л. (1993). Радиационное климатическое воздействие извержением горы Пинатубо. Science, 259, 1369–1508.
  7. ^ а б c Глеклер, П. Дж., Вигли, Т. М. Л., Сантер, Б. Д., Грегори, Дж. М., Ачутарао, К., и Тейлор, К. Е. (2006). Вулканы и климат: подпись Кракатау сохранилась в океане. Природа, 439 (7077), 675. Дои:10.1038 / 439675a
  8. ^ Делворт, Т. Л., Рамасвами, В., и Стенчиков, Г. Л. (2005). Воздействие аэрозолей на моделируемую температуру и теплосодержание океана в 20 веке. Письма о геофизических исследованиях, 32 (24), 2–5. Дои:10.1029 / 2005GL024457
  9. ^ Гринстед, а, Мур, Дж. К., и Джевреева, С. (2007). Данные наблюдений о вулканическом воздействии на уровень моря и глобальный водный цикл. Слушания Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 104 (50), 19730–4. Дои:10.1073 / pnas.0705825104
  10. ^ Джонс, Г. С., Грегори, Дж. М., Стотт, П. А., Тетт, С. Ф. Б., и Торп, Р. Б. (2005). Моделирование климатической реакции на сверхизвержение вулкана с помощью AOGCM. Климатическая динамика, 25 (7-8), 725–738. Дои:10.1007 / s00382-005-0066-8
  11. ^ а б Иви, А. М., Хермансон, Л., Хейнс, К., и Саттон, Р. Т. (2012). Механизмы, связывающие вулканические аэрозоли с атлантической меридиональной опрокидывающейся циркуляцией. Журнал климата, 25 (8), 3039–3051. Дои:10.1175 / 2011JCLI4067.1