In questo articolo analizziamo come i vulcani influenzano il clima e quanto le loro emissioni contribuiscono rispetto alle emissioni umane all’aumento della concentrazione di CO2 atmosferica.

Questo articolo è nato con due scopi:

  • spiegare a chi vuole comprendere meglio i cambiamenti climatici naturali e antropici e come essi siano influenzati dalle emissioni vulcaniche;
  • e rispondere a chi afferma che il contributo nell’aumento medio della concentrazione della C02 atmosferica è dovuto maggiormente alle emissioni vulcaniche rispetto alle emissioni dovute all’attività antropica.

D’altronde è facile dar credito a questa supposizione. Le forze della natura sono così potenti e operano a una tale portata che l’influenza dell’attività umana sul clima può sembrare poca cosa.

E questa affermazione potrebbe portare a porsi anche una domanda: Se un’eruzione vulcanica potrebbe alterare il nostro clima a tal punto da trasformare rapidamente il pianeta in una palla “ghiacciata” o al contrario in una “serra”, allora forse i nostri sforzi per mitigare il cambiamento climatico antropogenico sono una perdita di tempo?

Per rispondere a questa domanda e per verificare quale contributo annuo (all’aumento medio della CO2 atmosferica) sia maggiore, dobbiamo prima esaminare come si è formata la nostra atmosfera e quali prove geologiche esistono per i cambiamenti climatici indotti vulcanicamente. Successivamente dobbiamo esaminare i dati recenti (ricavati dalle pubblicazioni scientifiche) che confrontano le emissioni di gas serra vulcanici e umani.

Ma vogliamo subito rivelarvi le dovute risposte:

Esistono prove di catastrofici cambiamenti climatici causati da eruzioni vulcaniche molto grandi e protratte nella documentazione geologica. Ma in tempi più recenti abbiamo appreso che le emissioni vulcaniche possono portare a un raffreddamento a breve termine e un riscaldamento a lungo termine.

Le emissioni di gas serra prodotte dall’attività umana superano di gran lunga quelle dell’attività vulcanica, in particolare dal 1950.

L’attività vulcanica fondamentale per la formazione della Terra

Torniamo ai primi principi e guardiamo da dove proviene la nostra atmosfera. La Terra ha 4,56 miliardi di anni. Il consenso comune è che l’atmosfera terrestre è il risultato di tre processi principali:

  1. resti di gas primordiali della nebulosa solare dal tempo della prima formazione del pianeta
  2. degassamento dell’interno della Terra da eventi vulcanici e correlati
  3. la produzione di ossigeno dalla fotosintesi.

Nel tempo ci sono stati ulteriori contributi derivati da comete e collisioni con asteroidi. Di questi processi, il degassaggio planetario interno è il più importante processo di generazione dell’atmosfera, in particolare durante il primo dei quattro eoni della storia della Terra, l’Adeano.

P.s. Eone è un’unità geocronologica utilizzata in geologia. Intervallo temporale mezzo miliardo di anni.

Da allora le eruzioni vulcaniche hanno contribuito a questo processo e hanno fornito la maggior parte della nostra atmosfera e, quindi, il clima all’interno della nostra atmosfera.

Eruzioni vulcaniche e la loro influenza sul clima

Il clima terrestre è cambiato nel corso dei millenni.

  • Ci sono stati periodi in cui sulla terra non c’era ghiaccio. Alcuni sostengono che i livelli del mare fossero da 200 a 400 metri più alti di oggi e che una parte significativa dei continenti della Terra fosse sommersa.
  • O periodi in cui la ” Terra era una palle di neve “, il nostro pianeta era coperto di ghiaccio anche all’equatore.

Quale contributo hanno dato le eruzioni vulcaniche a questa variazione del clima?

Alcuni scienziati collegano le estinzioni di massa ai principali eventi di eruzione vulcanica.

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La più famosa associazione del genere è quella dell’eruzione dei vulcani che hanno prodotto i Trappi siberiani. Questa è una vasta regione di fitte sequenze di rocce vulcaniche, da 2,5 a 4 milioni di chilometri quadrati, in un’area situata nelle province orientali della Russia. Circa 252 milioni di anni fa eruzioni vulcaniche rapide e voluminose hanno rilasciato quantità sufficienti di aerosol di solfato e anidride carbonica per innescare inverni vulcanici di breve durata e riscaldamento climatico di lunga durata, per un periodo di 10 migliaia di anni.

Le eruzioni dei Trappi siberiani furono un fattore causale nel più grande evento di estinzione di massa della Terra (alla fine del periodo Permiano), quando il 96% delle specie marine terrestri e il 70% della vita terrestre cessarono di esistere.

I cambiamenti climatici naturali negli ultimi 100 milioni di anni

Le prove geologiche indicano che i processi naturali possono davvero cambiare radicalmente il clima terrestre. Più recentemente (in termini geologici), negli ultimi 100 milioni di anni le acque del fondo degli oceani si sono raffreddate, il livello del mare è sceso e il ghiaccio è avanzato. Durante questo periodo ci sono stati anche periodi in cui la temperatura media terrestre aumentava, molto probabilmente aumento causato da rapidi (naturali) rilasci di gas serra.

L’Homo sapiens si è evoluto negli ultimi milioni di anni soprattutto durante un’era glaciale, quando strati di ghiaccio spessi fino a due chilometri coprivano vaste aree dei continenti settentrionali e il livello del mare era più basso di 100 metri rispetto ad oggi. Questo periodo terminò 10.000 anni fa, quando iniziò il nostro moderno periodo più caldo interglaciale.

I cicli astronomici che portano alle variazioni climatiche sono ben compresi, ad esempio, i cicli di Milankovitch, che spiegano le variazioni dell’orbita terrestre attorno al sole e il periodico variare dell’asse terrestre. Tutte le cause geologiche e tettoniche di questo raffreddamento generale della Terra a lungo termine sono meno ben comprese. Le ipotesi includono contributi di vulcani e processi legati alla formazione dell’Himalaya e del Tibet (da 55 milioni di anni fa).

Monte Pinatubo, Filippine, 15 Giugno 1991

Eruzioni vulcaniche specifiche e impatti climatici

I ricercatori hanno studiato varie specifiche eruzioni vulcaniche e cambiamenti climatici. Il Monte Pinatubo (Filippine) nel 1991 ha prodotto una delle più grandi eruzioni degli ultimi tempi, rilasciando nella stratosfera 20 milioni di tonnellate di anidride solforosa e particelle di cenere.

Queste grandi eruzioni riducono la radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre, riducono le temperature nella bassa troposfera e cambiano i modelli di circolazione atmosferica. Nel caso di Pinatubo, le temperature troposferiche globali sono scese fino a 4 ° C, ma gli inverni dell’emisfero settentrionale si sono riscaldati.

I vulcani erompono un mix di gas, inclusi gas serra, aerosol e gas che possono reagire con altri componenti atmosferici. Le reazioni atmosferiche con i gas vulcanici possono produrre rapidamente sostanze come l’acido solforico (e i solfati correlati) che agiscono come aerosol, raffreddando l’atmosfera.

Le aggiunte a lungo termine di anidride carbonica hanno effetti di riscaldamento. Le eruzioni vulcaniche su larga scala, le cui nuvole di cenere raggiungono livelli stratosferici, hanno i maggiori impatti climatici: più grande e prolungato è il periodo di eruzione, maggiori sono gli impatti.

Si ritiene che questi tipi di eruzioni siano stati una causa parziale per il periodo della Piccola era glaciale, un evento di raffreddamento globale di circa 0,5 ° C che è durato dal 15 ° alla fine del 19 ° secolo.

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Super vulcani come Yellowstone (USA), Toba (Indonesia) e Taupo (Nuova Zelanda) possono teoricamente produrre eruzioni di grande volume che hanno impatti climatici significativi, ma non vi è incertezza su quanto a lungo queste eruzioni influenzano il clima.

Chi ha una maggiore influenza?

Forse la prova più forte per rispondere alla domanda: sono le nostre emissioni (umane) o i vulcani hanno una maggiore influenza sul clima? risiede nella scala della produzione di gas serra. Dal 2015, le emissioni globali di biossido di carbonio antropogenico sono state di circa 35-37 miliardi di tonnellate all’anno. Le emissioni vulcaniche annuali di CO₂ sono di circa 200 milioni di tonnellate.

Nel 2018, le emissioni di COantropogeniche erano 185 volte superiori alle emissioni vulcaniche. Questa è una statistica sorprendente e uno dei fattori che convincono alcuni geologi e scienziati naturali a proporre una nuova epoca geologica chiamata Antropocene, riconoscendo che gli esseri umani stanno superando gli impatti di molti processi naturali globali, in particolare dagli anni ’50.

Conclusioni

È stato dimostrato che i vulcani hanno fortemente influenzato il clima su scala temporale geologica, ma, dal 1950 in particolare, è l’Homo sapiens che ha avuto di gran lunga il maggiore impatto sul clima.

Journal Reference:

Deep Carbon Emissions from Volcanoes https://doi.org/10.2138/rmg.2013.75.11

Global CO2 emission from volcanic lakes https://doi.org/10.1130/G31586.1

Matthew Toohey, Kirstin Krüger, Hauke Schmidt, Claudia Timmreck, Michael Sigl, Markus Stoffel, Rob Wilson. Disproportionately strong climate forcing from extratropical explosive volcanic eruptionsNature Geoscience, 2019; DOI: 10.1038/s41561-018-0286-2

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