Вулканические зимы на Земле за последние 500 лет
Вулканы - мощный фактор климатических изменений на нашей планете. Глобальное потепление на протяжении XX столетия объясняется не только действием парниковых газов, но и тем, что за последние 120 лет крупных вулканических извержений на Земле не было. Извержение вулкана Пинатубо в 1991 году, шестой категории по шкале VEI, вызвало понижение на 0,5 градуса на всем земном шаре почти на 2 года. А что происходит на Земле, когда происходят более мощные извержения? Давайте посмотрим, что известно ученым о связи между мощными извержениями и сильными похолоданиями на нашей планете.
Извержение вулкана Святой Елены. Май 1980.
Вулканическая зима в Израиле и самое сильное извержение 20 века
В мае 1980 года взорвался вулкан Сент-Хеленс ( гора Святой Елены) в штате Вашингтон на севере США, совсем недалеко от Сиэтла. Туча пепла, взметнувшаяся из конуса вертикально вверх за 10 мин., поднялась на высоту 19,2 км. День превратился в ночь. В городе Спокан (штат Вашингтон), в 400 км от вулкана, видимость упала до 3 м среди бела дня, как только эта туча достигла города. В Якиме, в 145 км от вулкана, выпал слой пепла толщиной до 12 см. В меньшем количестве пепел выпал в штате Айдахо, в центральной части штата Монтана и частично в штате Колорадо. Туча пепла обогнула земной шар за 11 дней. В течение нескольких недель пояс пепла окрашивал закаты, влиял на атмосферу. Извержение вулкана Святой Елены в 1980 году было, по вулканическим стандартам, небольшим: выброс равнялся одному куб. км., т.е. пятой категории по шкале VEI.
В июне 1982 года произошел взрыв вулкана Эль-Чичон в Мексике.
El Chichon - April 1982
Извержение вулкана Эль-Чичон происходило в два этапа: 29 марта и 3-4 апреля 1982 г. Вначале вулканический пепел заполнил атмосферу до высоты примерно 30 км. Затем то, что оказалось в стратосфере (примерно 10 Мт), стало переноситься на запад. Тропосферная часть облака (3-7 Мт) двигалась в противоположном направлении и довольно быстро осела на поверхности Земли. Стратосферное облако, расширяясь по горизонтали, сделало несколько отчетливых оборотов вокруг Земли. Наблюдения на Гавайских островах показали, что к декабрю (по сравнению с июнем) из-за развеивания концентрация пепла на высоте 20 км уменьшилась в 6 раз. В умеренных широтах вулканический пепел появился в ноябре 1982 г. Признаки усиления замутненности стратосферы Арктики появились только в марте 1983 г. Таким образом, понадобился примерно год, чтобы загрязнение равномерно распределилось в стратосфере Северного полушария. В дальнейшем оно равномерно убывало за год примерно в 3 раза.
Оба вулкана выбросили по 0,5 км3 мельчайших частиц ( между 4 и 5 категорией по шкале VEI). Это во много раз больше среднего количества пыли, поступающего в атмосферу за год. Выбросы вулкана Эль-Чичон достигли высоты 35 км. Результатом стали последовавшие за извержением несколько очень холодных зим. Зима 1981/82 года в США и Канаде была одной из самых студеных (от холода погибли 230 американцев); летом 1982/83 года в Австралии случилась едва ли не самая драматическая засуха за всю историю континента - "великая сушь".
Извержение вулкана Новарупта (Novarupta Volcano) в июне 1912 г. - одного из цепи вулканов на Аляске - стало самым крупным в двадцатом веке.
Novarupta Volcano
Оно было настолько мощным, что при этом на поверхность вытекла магма из другого вулкана, на горе Катмай, расположенного в 10 км к востоку, при этом вершина вулкана Катмай обрушилась и образовалась кальдера глубиной 800 м. В течение 60 часов вулкан Новарупта также выбросил 29 кубических километров магмы и золы в воздух ( 6 категория), которые покрыли территорию на 3000 кв. метров вокруг основания вулкана.
Звуковая волна после взрыва была слышна в Атланте и Сент-Луисе. Расположенный неподалеку остров Кодьяк был покрыт слоем пепла в 30 см, а кислотные дожди, выпавшие на расстоянии до 600 км, были такой интенсивности, что у людей в Ванкувере одежда распадалась на нити.После извержения вулкана Катмай на Аляске в 1912 году выпавшие в Чикаго кислотные дожди испортили сушившееся на веревках белье - так велика была концентрация соляной кислоты в дождевой воде.
Интересно, что кратер образовался не на месте извержения, а , как уже упоминалось выше, на горе Катмай в 10 км от Новарупты. Вероятно, что потоки магмы нашли выход у Новарупты, а проседание горных пород произошло на Катмае. Окружавшая место природной катастрофы большая часть долины (площадью 40 кв. миль) оказалась погребена слоем из вулканических пород, застывшей лавы и пепла толщиной до 210 м. Когда в 1915 году к месту извержения была снаряжена экспедиция, она обнаружила безжизненное пространство, из глубин которого били вверх тысячи струй дыма, достигавшие высоты 100-300 м, поэтому это место было названо "Долиной десяти тысяч дымов".
Mt. Katmai's crater lake
Тогда солнечная радиация в течение полугода была на 35 процентов ниже нормы. Это отмечали русские ученые метеорологи на станции в Павловске под Петербургом в 1912 году. В течение нескольких лет они наблюдали понижение потока солнечной радиации. Теперь понятно, почему в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету. А кроме того, извержение вулкана Катмай-Новарупта привелео к ослаблению муссонов в Индии, вызвав необычно теплое и сухое лето в северной Индии.
А в октябре 1902 года произошло мощное извержение вулкана Санта Мария в Гватемале.
Santa Maria Volcano - Guatemala
Выбросив примерно 5.5 куб.км. породы ( 5-6 категория). Пемза, сформированная в извержении, покрыла приблизительно 273 000 кв. км, а вулканический пепел был обнаружен даже в Сан-Франциско, на расстоянии 4 000 км.
26 августа 1883 года произошло самое мощное в современной истории извержение вулкана Кракатау, расположенного на одноименном острове в Зондском проливе, между островами Ява и Суматра.
A lithograph of the massive 1883 eruption of Krakatoa
Грандиозным взрывом было выброшено 19 км3 ( 6 категория) пепла, столб раскаленных газов, обломков и пыли поднялся на высоту более 80 км, грохот, сопровождавший извержение, был слышен за тысячи километров. Колоссальной силы взрыв разрушил большую часть вулкана. Цунами, возникшее при извержении, достигало 30-метровой высоты. Эта волна обошла весь земной шар, ее воздействие ощущалось даже в проливе Ла-Манш, но наибольшие беды она принесла островам Индонезии, где было уничтожено 295 населенных пунктов и погибло около 36 тыс. человек.
Продукты извержения Кракатау состояли преимущественно из пемзы и мелкого пепла. Предполагают, что объем их доходил до 19 кубических километров. Поднятые ветрами в верхние слои атмосферы результаты вулканических выбросов создали как бы искусственную преграду на пути солнечных лучей и этим вызвали значительное похолодание климата на планете.
Извержение вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года - крупнейшее за всю современную историю по объёму изверженного материала (до 150-180 куб. км. пирокластики и газов), количеству человеческих жертв (непосредственно при извержении погибло около 100000 человек, от 50000 до 80000 умерло от голода и болезней вследствие извержения)и глобальному воздействию на климат Земли, единственное историческое извержение с коэффициентом эксплозивности 7.
Tambora volcano
Семибалльные катаклизмы, по данным ученых, в исторический период происходили всего четыре-пять раз, и лишь один из них пришелся на недолгую пока эпоху научных наблюдений. Последним извержением, сопоставимым или превосходившим по силе извержение Тамборы, по оценкам геологов, было извержение вулкана Тоупу на Новой Зеландии ок 22 - 27 тыс. л. н.
Перед катастрофой Тамбора спала в течение как минимум тысячи лет. Вулкан проснулся в 1812 году и постепенно увеличивал мощь извержения. Окруженный садами и небольшими селениями, он мирно дремал несколько лет. Никто из жителей и не подозревал, что они живут рядом с сущим адом, который может разверзнуться и погубить все живое. Уже через три года, в 1815 году (в год падения Наполеона) произошло одно из мощнейших (из числа известных в историческую эпоху) извержений Тамборы. В середине апреля гул взрывов разнесся на 1400 километров, и все небо покрылось черной зловещей пеленой. Лавины пепла обрушились не только на Сумбаву, но и на соседние острова - Ломбок, Бали, Мадуру и Яву. Наиболее сильные эксклюзии произошли в последующие дни - 10, 11 и 12 апреля, когда взрывы ощущались на расстоянии 1750 километров от Тамборы. В воздух были выброшены колоссальные массы песка и вулканической пыли.
Расположенные поблизости от вулкана государства Пекат, Сангар, Темборо и большая часть Домпо и Бима были засыпаны метровым слоем пепла, под тяжестью которого даже в 111 километрах от Тамборы были разрушены жилища и другие постройки. Из его кратера на расстояние более сорока километров выбрасывались тринадцатиметровые вулканические бомбы. Тучи пепла закрыли небосвод на площади радиусом до пятисот километров. Здесь в течение трех дней стояла кромешная тьма, которая повергла в ужас миллионы людей на территории, равной Франции. На Сумбаве образовались «индонезийские Помпеи» -- толстый слой пепла засыпал поселения людей. Раскопки погибших деревень начались лишь пару лет назад.
Первоначально высота огнедышащей горы была четыре тысячи метров, после извержения она уменьшилась почти на полторы тысячи. В камни, раскаленный песок и пепел превратились десятки кубических километров породы, слагавшей молодой вулкан. Известный бельгийский вулканолог Гарун Тазиев в своей книге «Встречи с дьяволом» потом написал: «Если бы вся эта масса обрушилась на Париж, над городом образовался бы "могильный холм" высотой больше тысячи метров». На месте исчезнувшей вершины вулкана Тамбора образовалась гигантская кальдера - впадина с диаметром в семь километров и глубиной около семисот метров. В такую воронку с успехом можно было бы опустить не одну Эйфелеву башню. При образовании кальдеры было перемещено (по самым умеренным оценкам) 150 кубических километров горных пород.
Этот «провал» породил в заливе Бима гигантскую волну‑цунами, которая разрушила множество зданий, с корнем вырвала деревья и выбросила далеко на остров большие корабли, стоявшие на рейде.
Извержение вулкана Тамбора потрясло весь Индонезийский архипелаг. Это была одна из самых грозных и опустошительных катастроф за последние тысячелетия в истории Земли. На острове Борнео, удаленном от Тамборы на 750 километров, выпало так много пепла, что местные жители даже время после этого стали исчислять как от «года большого выпадения пепла».
Энергия, выделившаяся при извержении Тамборы, эквивалентна взрыву 200000 атомных бомб. Кальдера вулкана при своем зарождении погубила 92 тысячи человек, из всей области уцелело лишь 29 жителей.
Вулкан превратил а безжизненную пустыню некогда цветущие земли. От голода, явившегося последствием извержения, на острове Сумбава погибли 48000 человек, а на острове Ламбок - 44000. Около пяти тысяч человек погибло на острове Бали.
Выброшенный Тамборой в атмосферу вулканический пепел оказал влияние и на климат Европы. 1816 год был назван «годом без лета». В Лондоне было на два‑три градуса холоднее обычного, а в Северной Америке в том году даже не вызрел урожай. Настал голод в Ирландии и Уэльсе. В Северном полушарии, в Старом и Новом Свете, из-за необычайно низких температур случился неурожай, вызвавший голод, весной и летом в Европе даже выпадал снег. На следующий год климат несколько выправился, но температурная аномалия продолжалась несколько лет, и ещё несколько лет продолжались аномально холодные зимы, пока наконец все выбросы Тамборы не осели и атмосферная дымка не рассеялась.
До сегодняшнего дня 1816 год остаётся самым холодным с начала документирования метеорологических наблюдений. В США его также прозвали “Eighteen hundred and frozen to death”, что можно перевести как “Тысяча-восемьсот-замёрз-до-смерти”.
Выяснилось, что серия извержений вулкана Лаки в Исландии с июня 1783 года по февраль 1784 года, привела к отклонениям в температурных показателях и уровне осадков.
Laki volcanoes
При этом летом 1783 года наблюдался рекордно низкий уровень Нила, сток которого регистрируется с 622 года н.э. Приблизительно низкие уровни наблюдались после извержения вулкана Маунт-Катмаи в 1912 году, тогда же рекордно низкий уровень воды был зафиксирован у реки Нигер. В 939 году уровень Нила был также низким после извержения вулкана Эльдгьи в Исландии.
Исследователи установили различие воздействия на климат извержений вулканов в северном полушарии и в тропических широтах. По словам ученых, большая часть исследовательских работ показывала, что извержения в тропиках вызывают изменения климатических условий в северном полушарии зимой. В то же время, новая работа свидетельствует об изменении в циркуляции атмосферы в верхних широтах летом.
Выброс в атмосферу при извержении больших количеств диоксида серы, который при взаимодействии с водой образует аэрозоли, понижающие инсоляцию. Летом 1783 года это привело к падению средней температуры в северном полушарии на 2-3 градуса. Из-за этого сократилась разница между температурами суши и океана, что вызвало ослабление муссонов в Африке и Индии. Последнее, в свою очередь, привело к ослаблению прибрежных ветров, что уменьшило перемещение влаги над сушей и выпадение осадков в регионе. Аналогичные изменения были получены в компьютерной модели.
Свидетельства о кольцах деревьев на северо-западе Аляски также показали значительное торможение роста деревьев летом 1783 года. Это лето было самым холодным за последние 400 лет, в то время как рост деревьев в различных частях Сибири был минимальным 500-600 лет назад. Компьютерная модель показала, что ослабление муссонов привело к потеплению летом 1783 года в саваннах африканского Сахеля, на Аравийском полуострове и в Индии на 0,5-1,5 градуса Цельсия. Исследователи уверены, что ослабевшие муссоны уменьшили облачный покров над регионом, позволив большему количеству солнечной энергии достигать поверхности планеты.
Извержение перуанского вулкана Уайнапутина ( Huaynaputina) в 1600 году повлекло за собой исторические перемены в далекой России.
Misti, also known as Huaynaputina
В результате мощного извержения в атмосферу Земли было выброшено огромное количество вулканического пепла. Исследователи собрали доказательства, что последующие годы были крайне холодными, что оказало серьезное влияние на состояние сельского хозяйства и положение в обществе. Для этого были проштудированы архивы нескольких стран Европы, Китая, России, Японии, Филиппин и стран Южной Америки.
Так, в России в 1601 и 1603 годы были неурожаи и голодные бунты, которые ослабили власть Бориса Годунова и позволили царевичу Лжедмитрию приобрести поддержку народа. На территориях нынешних Швейцарии, Латвии и Эстонии в эти годы были отмечены жесточайшие холода. Во Франции в 1601 году был неурожай винограда, вызванный затянувшейся зимой. В Китае персиковые деревья зацвели намного позже обычного, а в Японии некоторые озера замерзли рекордно рано.
Необычный «мистический туман», покрывший в 536 году н.э. обширную территорию Евразии, описывается в византийских летописях: «Солнце было темным, и это длилось 18 месяцев; каждый день оно светило лишь около 4 часов, однако этот свет был очень слаб …солнце имело необычный голубоватый цвет …фрукты не созрели». Холод и засуха привели к гибели урожая в Италии и Месопотамии, что вызвало страшный голод в последующие годы. Согласно китайским источникам, во многих провинциях Китая в июле и августе 536 года были заморозки и снег, погубившие зерновые культуры и вызвавшие голод, продолжавшийся до 538 года.
Исследователи из Центра льда и климата (Институт Нильса Бора университета Копенгагена) обнаружили в слоях ледовых кернов из трех районов Гренландии следы крупного вулканического извержения в 536 году. По оценкам накопления сульфатов в ледовых колонках, масса выброшенных этим извержением в атмосферу газов оказалась на 40% больше, чем при извержении вулкана Тамбора. Таким образом, извержение 536 года было одним из самых крупных за последние два тысячелетия. На основе сопоставления данных гренландских и антарктических ледовых колонок можно предположить, что его источник находился в экваториальной области, но севернее вулкана Тамбора (80 южной широты).
Обычно извержения дают локальный эффект. Глобальные последствия возникают в тех случаях, когда продукты извержения, в частности сернистые газы, попадают в стратосферу или в верхние слои тропосферы. Чаще это происходит в результате извержения вулканов, расположенных в экваториальной зоне. Сульфаты имеют свойство отражать солнечные лучи, т.е. они не пропускают свет солнца к Земле, из-за чего и понижается температура атмосферы.
Следы извержения вулканов ученые обнаруживают в ледовых колонках, которые бурят в толще льдов Гренландии и Антарктиды. Исследования ледовых кернов - один из основных методов, использующихся в реконструкции климата. Слои льда, образующиеся каждый год, так же, как и древесные кольца, несут массу информации о природных условиях того или иного периода. По соотношению изотопов кислорода и водорода можно определить температуру - чем больше «тяжелой» воды, тем было теплее. Сохраняющиеся в толще льда пузырьки воздуха позволяют судить о составе атмосферы. А содержащиеся в ледовых кернах сульфаты являются маркерами вулканических извержений.
Благодаря дедрохронологии удалось уточнить дату извержения вулкана Санторин (Тиры) в Эгейском море, вызвавшего гибель Минойской цивилизации на острове Крит.
Santorini (Thera) Volcano
Раньше считалось, что это произошло в 1450 году до н.э. Но недавно в вулканических отложениях Тиры нашли ветку оливы, возраст которой был установлен при помощи, так сказать, гибрида радиоуглеродного и дендро-хронологического методов. С высокой точностью была определена дата гибели дерева, а соответственно извержения вулкана - 1628 год до н.э.
Извержение на острове Санторин, перекроившее историю европейских цивилизаций, относят к семибалльным катастрофам. Исследуя вулканические отложения, ученые выяснили, что Эгейское извержение Тиры 3600 лет назад выбросило из кратера вулкана в воздух более 100 кубических километров магмы. Оно опустошило районы проживания древних цивилизаций. Пепел погрузил большую часть Средиземноморья в темноту, а цунами разрушили местные порты. При изучении того, что сейчас является дугой острова Санторини, находят вулканическую пемзу на глубине 80 метров, покрывающую морское дно на 20-30 км в округе.
Это извержение явилось причиной упадка Минойской цивилизации. Предполагают, что именно оно и описывает гибель Атлантиды. История Атлантиды - островной империи, затонувшей в течение суток, была рассказана Платоном в его сочинениях. В нашем веке выдвинуто предположение, что извержение вулкана Санторина уничтожило именно Атлантиду.
При санторинской катастрофе разрушения были еще более грандиозными, чем при катастрофическом взрыве Кракатау. Следы санторинского пепла и пемзы найдены в прибрежных зонах Северной Африки и Малой Азии. Предположение, что извержение Санторина уничтожило Атлантиду, только часть интригующей истории. Важные библейские сюжеты имеют своим истоком катастрофическое извержение Санторина, например, сюжет о "Тьме Египетской".
После гигантского взрыва концентрация газов в атмосфере была настолько высокой, что тучи пепла закрыли солнце. На Египет и восточную часть Средиземного моря на несколько дней опустилась темнота, вызванная вулканическим облаком.
В Библии это описано так. "И сказал Господь Моисею, простри руку твою к небу, и будет тьма на земле Египетской, осязаемая тьма. Моисей простер руку свою к небу, и была густая тьма по всей земле Египетской три дня, не видели друг друга, никто не вставал с места своего три дня" ("Исход", 10.21-23),
Учитывая, что после извержения вулкана Кракатау полная темнота держалась 22 часа на расстоянии до 200 километров, то вполне вероятно, что при санторинском извержении тьма над Египтом держалась не меньше трех дней. Энергия взрыва вулкана Санторин была в 10 раз большей, чем у взрыва Кракатау и достигла 10^27 эрг.
Но все эти ужасные извержения, про которые мы говорили были не выше 7 категории по шкале индекса вулканической эксплозивности ( VEI). А ведь существуют и более мощные вулканы... Что же присходит при извержении супервулканов?
Продолжение следует.
Извержение вулкана Святой Елены. Май 1980.
Вулканическая зима в Израиле и самое сильное извержение 20 века
В мае 1980 года взорвался вулкан Сент-Хеленс ( гора Святой Елены) в штате Вашингтон на севере США, совсем недалеко от Сиэтла. Туча пепла, взметнувшаяся из конуса вертикально вверх за 10 мин., поднялась на высоту 19,2 км. День превратился в ночь. В городе Спокан (штат Вашингтон), в 400 км от вулкана, видимость упала до 3 м среди бела дня, как только эта туча достигла города. В Якиме, в 145 км от вулкана, выпал слой пепла толщиной до 12 см. В меньшем количестве пепел выпал в штате Айдахо, в центральной части штата Монтана и частично в штате Колорадо. Туча пепла обогнула земной шар за 11 дней. В течение нескольких недель пояс пепла окрашивал закаты, влиял на атмосферу. Извержение вулкана Святой Елены в 1980 году было, по вулканическим стандартам, небольшим: выброс равнялся одному куб. км., т.е. пятой категории по шкале VEI.
В июне 1982 года произошел взрыв вулкана Эль-Чичон в Мексике.
El Chichon - April 1982
Извержение вулкана Эль-Чичон происходило в два этапа: 29 марта и 3-4 апреля 1982 г. Вначале вулканический пепел заполнил атмосферу до высоты примерно 30 км. Затем то, что оказалось в стратосфере (примерно 10 Мт), стало переноситься на запад. Тропосферная часть облака (3-7 Мт) двигалась в противоположном направлении и довольно быстро осела на поверхности Земли. Стратосферное облако, расширяясь по горизонтали, сделало несколько отчетливых оборотов вокруг Земли. Наблюдения на Гавайских островах показали, что к декабрю (по сравнению с июнем) из-за развеивания концентрация пепла на высоте 20 км уменьшилась в 6 раз. В умеренных широтах вулканический пепел появился в ноябре 1982 г. Признаки усиления замутненности стратосферы Арктики появились только в марте 1983 г. Таким образом, понадобился примерно год, чтобы загрязнение равномерно распределилось в стратосфере Северного полушария. В дальнейшем оно равномерно убывало за год примерно в 3 раза.
Оба вулкана выбросили по 0,5 км3 мельчайших частиц ( между 4 и 5 категорией по шкале VEI). Это во много раз больше среднего количества пыли, поступающего в атмосферу за год. Выбросы вулкана Эль-Чичон достигли высоты 35 км. Результатом стали последовавшие за извержением несколько очень холодных зим. Зима 1981/82 года в США и Канаде была одной из самых студеных (от холода погибли 230 американцев); летом 1982/83 года в Австралии случилась едва ли не самая драматическая засуха за всю историю континента - "великая сушь".
Извержение вулкана Новарупта (Novarupta Volcano) в июне 1912 г. - одного из цепи вулканов на Аляске - стало самым крупным в двадцатом веке.
Novarupta Volcano
Оно было настолько мощным, что при этом на поверхность вытекла магма из другого вулкана, на горе Катмай, расположенного в 10 км к востоку, при этом вершина вулкана Катмай обрушилась и образовалась кальдера глубиной 800 м. В течение 60 часов вулкан Новарупта также выбросил 29 кубических километров магмы и золы в воздух ( 6 категория), которые покрыли территорию на 3000 кв. метров вокруг основания вулкана.
Звуковая волна после взрыва была слышна в Атланте и Сент-Луисе. Расположенный неподалеку остров Кодьяк был покрыт слоем пепла в 30 см, а кислотные дожди, выпавшие на расстоянии до 600 км, были такой интенсивности, что у людей в Ванкувере одежда распадалась на нити.После извержения вулкана Катмай на Аляске в 1912 году выпавшие в Чикаго кислотные дожди испортили сушившееся на веревках белье - так велика была концентрация соляной кислоты в дождевой воде.
Интересно, что кратер образовался не на месте извержения, а , как уже упоминалось выше, на горе Катмай в 10 км от Новарупты. Вероятно, что потоки магмы нашли выход у Новарупты, а проседание горных пород произошло на Катмае. Окружавшая место природной катастрофы большая часть долины (площадью 40 кв. миль) оказалась погребена слоем из вулканических пород, застывшей лавы и пепла толщиной до 210 м. Когда в 1915 году к месту извержения была снаряжена экспедиция, она обнаружила безжизненное пространство, из глубин которого били вверх тысячи струй дыма, достигавшие высоты 100-300 м, поэтому это место было названо "Долиной десяти тысяч дымов".
Mt. Katmai's crater lake
Тогда солнечная радиация в течение полугода была на 35 процентов ниже нормы. Это отмечали русские ученые метеорологи на станции в Павловске под Петербургом в 1912 году. В течение нескольких лет они наблюдали понижение потока солнечной радиации. Теперь понятно, почему в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету. А кроме того, извержение вулкана Катмай-Новарупта привелео к ослаблению муссонов в Индии, вызвав необычно теплое и сухое лето в северной Индии.
А в октябре 1902 года произошло мощное извержение вулкана Санта Мария в Гватемале.
Santa Maria Volcano - Guatemala
Выбросив примерно 5.5 куб.км. породы ( 5-6 категория). Пемза, сформированная в извержении, покрыла приблизительно 273 000 кв. км, а вулканический пепел был обнаружен даже в Сан-Франциско, на расстоянии 4 000 км.
26 августа 1883 года произошло самое мощное в современной истории извержение вулкана Кракатау, расположенного на одноименном острове в Зондском проливе, между островами Ява и Суматра.
A lithograph of the massive 1883 eruption of Krakatoa
Грандиозным взрывом было выброшено 19 км3 ( 6 категория) пепла, столб раскаленных газов, обломков и пыли поднялся на высоту более 80 км, грохот, сопровождавший извержение, был слышен за тысячи километров. Колоссальной силы взрыв разрушил большую часть вулкана. Цунами, возникшее при извержении, достигало 30-метровой высоты. Эта волна обошла весь земной шар, ее воздействие ощущалось даже в проливе Ла-Манш, но наибольшие беды она принесла островам Индонезии, где было уничтожено 295 населенных пунктов и погибло около 36 тыс. человек.
Продукты извержения Кракатау состояли преимущественно из пемзы и мелкого пепла. Предполагают, что объем их доходил до 19 кубических километров. Поднятые ветрами в верхние слои атмосферы результаты вулканических выбросов создали как бы искусственную преграду на пути солнечных лучей и этим вызвали значительное похолодание климата на планете.
Извержение вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года - крупнейшее за всю современную историю по объёму изверженного материала (до 150-180 куб. км. пирокластики и газов), количеству человеческих жертв (непосредственно при извержении погибло около 100000 человек, от 50000 до 80000 умерло от голода и болезней вследствие извержения)и глобальному воздействию на климат Земли, единственное историческое извержение с коэффициентом эксплозивности 7.
Tambora volcano
Семибалльные катаклизмы, по данным ученых, в исторический период происходили всего четыре-пять раз, и лишь один из них пришелся на недолгую пока эпоху научных наблюдений. Последним извержением, сопоставимым или превосходившим по силе извержение Тамборы, по оценкам геологов, было извержение вулкана Тоупу на Новой Зеландии ок 22 - 27 тыс. л. н.
Перед катастрофой Тамбора спала в течение как минимум тысячи лет. Вулкан проснулся в 1812 году и постепенно увеличивал мощь извержения. Окруженный садами и небольшими селениями, он мирно дремал несколько лет. Никто из жителей и не подозревал, что они живут рядом с сущим адом, который может разверзнуться и погубить все живое. Уже через три года, в 1815 году (в год падения Наполеона) произошло одно из мощнейших (из числа известных в историческую эпоху) извержений Тамборы. В середине апреля гул взрывов разнесся на 1400 километров, и все небо покрылось черной зловещей пеленой. Лавины пепла обрушились не только на Сумбаву, но и на соседние острова - Ломбок, Бали, Мадуру и Яву. Наиболее сильные эксклюзии произошли в последующие дни - 10, 11 и 12 апреля, когда взрывы ощущались на расстоянии 1750 километров от Тамборы. В воздух были выброшены колоссальные массы песка и вулканической пыли.
Расположенные поблизости от вулкана государства Пекат, Сангар, Темборо и большая часть Домпо и Бима были засыпаны метровым слоем пепла, под тяжестью которого даже в 111 километрах от Тамборы были разрушены жилища и другие постройки. Из его кратера на расстояние более сорока километров выбрасывались тринадцатиметровые вулканические бомбы. Тучи пепла закрыли небосвод на площади радиусом до пятисот километров. Здесь в течение трех дней стояла кромешная тьма, которая повергла в ужас миллионы людей на территории, равной Франции. На Сумбаве образовались «индонезийские Помпеи» -- толстый слой пепла засыпал поселения людей. Раскопки погибших деревень начались лишь пару лет назад.
Первоначально высота огнедышащей горы была четыре тысячи метров, после извержения она уменьшилась почти на полторы тысячи. В камни, раскаленный песок и пепел превратились десятки кубических километров породы, слагавшей молодой вулкан. Известный бельгийский вулканолог Гарун Тазиев в своей книге «Встречи с дьяволом» потом написал: «Если бы вся эта масса обрушилась на Париж, над городом образовался бы "могильный холм" высотой больше тысячи метров». На месте исчезнувшей вершины вулкана Тамбора образовалась гигантская кальдера - впадина с диаметром в семь километров и глубиной около семисот метров. В такую воронку с успехом можно было бы опустить не одну Эйфелеву башню. При образовании кальдеры было перемещено (по самым умеренным оценкам) 150 кубических километров горных пород.
Этот «провал» породил в заливе Бима гигантскую волну‑цунами, которая разрушила множество зданий, с корнем вырвала деревья и выбросила далеко на остров большие корабли, стоявшие на рейде.
Извержение вулкана Тамбора потрясло весь Индонезийский архипелаг. Это была одна из самых грозных и опустошительных катастроф за последние тысячелетия в истории Земли. На острове Борнео, удаленном от Тамборы на 750 километров, выпало так много пепла, что местные жители даже время после этого стали исчислять как от «года большого выпадения пепла».
Энергия, выделившаяся при извержении Тамборы, эквивалентна взрыву 200000 атомных бомб. Кальдера вулкана при своем зарождении погубила 92 тысячи человек, из всей области уцелело лишь 29 жителей.
Вулкан превратил а безжизненную пустыню некогда цветущие земли. От голода, явившегося последствием извержения, на острове Сумбава погибли 48000 человек, а на острове Ламбок - 44000. Около пяти тысяч человек погибло на острове Бали.
Выброшенный Тамборой в атмосферу вулканический пепел оказал влияние и на климат Европы. 1816 год был назван «годом без лета». В Лондоне было на два‑три градуса холоднее обычного, а в Северной Америке в том году даже не вызрел урожай. Настал голод в Ирландии и Уэльсе. В Северном полушарии, в Старом и Новом Свете, из-за необычайно низких температур случился неурожай, вызвавший голод, весной и летом в Европе даже выпадал снег. На следующий год климат несколько выправился, но температурная аномалия продолжалась несколько лет, и ещё несколько лет продолжались аномально холодные зимы, пока наконец все выбросы Тамборы не осели и атмосферная дымка не рассеялась.
До сегодняшнего дня 1816 год остаётся самым холодным с начала документирования метеорологических наблюдений. В США его также прозвали “Eighteen hundred and frozen to death”, что можно перевести как “Тысяча-восемьсот-замёрз-до-смерти”.
Выяснилось, что серия извержений вулкана Лаки в Исландии с июня 1783 года по февраль 1784 года, привела к отклонениям в температурных показателях и уровне осадков.
Laki volcanoes
При этом летом 1783 года наблюдался рекордно низкий уровень Нила, сток которого регистрируется с 622 года н.э. Приблизительно низкие уровни наблюдались после извержения вулкана Маунт-Катмаи в 1912 году, тогда же рекордно низкий уровень воды был зафиксирован у реки Нигер. В 939 году уровень Нила был также низким после извержения вулкана Эльдгьи в Исландии.
Исследователи установили различие воздействия на климат извержений вулканов в северном полушарии и в тропических широтах. По словам ученых, большая часть исследовательских работ показывала, что извержения в тропиках вызывают изменения климатических условий в северном полушарии зимой. В то же время, новая работа свидетельствует об изменении в циркуляции атмосферы в верхних широтах летом.
Выброс в атмосферу при извержении больших количеств диоксида серы, который при взаимодействии с водой образует аэрозоли, понижающие инсоляцию. Летом 1783 года это привело к падению средней температуры в северном полушарии на 2-3 градуса. Из-за этого сократилась разница между температурами суши и океана, что вызвало ослабление муссонов в Африке и Индии. Последнее, в свою очередь, привело к ослаблению прибрежных ветров, что уменьшило перемещение влаги над сушей и выпадение осадков в регионе. Аналогичные изменения были получены в компьютерной модели.
Свидетельства о кольцах деревьев на северо-западе Аляски также показали значительное торможение роста деревьев летом 1783 года. Это лето было самым холодным за последние 400 лет, в то время как рост деревьев в различных частях Сибири был минимальным 500-600 лет назад. Компьютерная модель показала, что ослабление муссонов привело к потеплению летом 1783 года в саваннах африканского Сахеля, на Аравийском полуострове и в Индии на 0,5-1,5 градуса Цельсия. Исследователи уверены, что ослабевшие муссоны уменьшили облачный покров над регионом, позволив большему количеству солнечной энергии достигать поверхности планеты.
Извержение перуанского вулкана Уайнапутина ( Huaynaputina) в 1600 году повлекло за собой исторические перемены в далекой России.
Misti, also known as Huaynaputina
В результате мощного извержения в атмосферу Земли было выброшено огромное количество вулканического пепла. Исследователи собрали доказательства, что последующие годы были крайне холодными, что оказало серьезное влияние на состояние сельского хозяйства и положение в обществе. Для этого были проштудированы архивы нескольких стран Европы, Китая, России, Японии, Филиппин и стран Южной Америки.
Так, в России в 1601 и 1603 годы были неурожаи и голодные бунты, которые ослабили власть Бориса Годунова и позволили царевичу Лжедмитрию приобрести поддержку народа. На территориях нынешних Швейцарии, Латвии и Эстонии в эти годы были отмечены жесточайшие холода. Во Франции в 1601 году был неурожай винограда, вызванный затянувшейся зимой. В Китае персиковые деревья зацвели намного позже обычного, а в Японии некоторые озера замерзли рекордно рано.
Необычный «мистический туман», покрывший в 536 году н.э. обширную территорию Евразии, описывается в византийских летописях: «Солнце было темным, и это длилось 18 месяцев; каждый день оно светило лишь около 4 часов, однако этот свет был очень слаб …солнце имело необычный голубоватый цвет …фрукты не созрели». Холод и засуха привели к гибели урожая в Италии и Месопотамии, что вызвало страшный голод в последующие годы. Согласно китайским источникам, во многих провинциях Китая в июле и августе 536 года были заморозки и снег, погубившие зерновые культуры и вызвавшие голод, продолжавшийся до 538 года.
Исследователи из Центра льда и климата (Институт Нильса Бора университета Копенгагена) обнаружили в слоях ледовых кернов из трех районов Гренландии следы крупного вулканического извержения в 536 году. По оценкам накопления сульфатов в ледовых колонках, масса выброшенных этим извержением в атмосферу газов оказалась на 40% больше, чем при извержении вулкана Тамбора. Таким образом, извержение 536 года было одним из самых крупных за последние два тысячелетия. На основе сопоставления данных гренландских и антарктических ледовых колонок можно предположить, что его источник находился в экваториальной области, но севернее вулкана Тамбора (80 южной широты).
Обычно извержения дают локальный эффект. Глобальные последствия возникают в тех случаях, когда продукты извержения, в частности сернистые газы, попадают в стратосферу или в верхние слои тропосферы. Чаще это происходит в результате извержения вулканов, расположенных в экваториальной зоне. Сульфаты имеют свойство отражать солнечные лучи, т.е. они не пропускают свет солнца к Земле, из-за чего и понижается температура атмосферы.
Следы извержения вулканов ученые обнаруживают в ледовых колонках, которые бурят в толще льдов Гренландии и Антарктиды. Исследования ледовых кернов - один из основных методов, использующихся в реконструкции климата. Слои льда, образующиеся каждый год, так же, как и древесные кольца, несут массу информации о природных условиях того или иного периода. По соотношению изотопов кислорода и водорода можно определить температуру - чем больше «тяжелой» воды, тем было теплее. Сохраняющиеся в толще льда пузырьки воздуха позволяют судить о составе атмосферы. А содержащиеся в ледовых кернах сульфаты являются маркерами вулканических извержений.
Благодаря дедрохронологии удалось уточнить дату извержения вулкана Санторин (Тиры) в Эгейском море, вызвавшего гибель Минойской цивилизации на острове Крит.
Santorini (Thera) Volcano
Раньше считалось, что это произошло в 1450 году до н.э. Но недавно в вулканических отложениях Тиры нашли ветку оливы, возраст которой был установлен при помощи, так сказать, гибрида радиоуглеродного и дендро-хронологического методов. С высокой точностью была определена дата гибели дерева, а соответственно извержения вулкана - 1628 год до н.э.
Извержение на острове Санторин, перекроившее историю европейских цивилизаций, относят к семибалльным катастрофам. Исследуя вулканические отложения, ученые выяснили, что Эгейское извержение Тиры 3600 лет назад выбросило из кратера вулкана в воздух более 100 кубических километров магмы. Оно опустошило районы проживания древних цивилизаций. Пепел погрузил большую часть Средиземноморья в темноту, а цунами разрушили местные порты. При изучении того, что сейчас является дугой острова Санторини, находят вулканическую пемзу на глубине 80 метров, покрывающую морское дно на 20-30 км в округе.
Это извержение явилось причиной упадка Минойской цивилизации. Предполагают, что именно оно и описывает гибель Атлантиды. История Атлантиды - островной империи, затонувшей в течение суток, была рассказана Платоном в его сочинениях. В нашем веке выдвинуто предположение, что извержение вулкана Санторина уничтожило именно Атлантиду.
При санторинской катастрофе разрушения были еще более грандиозными, чем при катастрофическом взрыве Кракатау. Следы санторинского пепла и пемзы найдены в прибрежных зонах Северной Африки и Малой Азии. Предположение, что извержение Санторина уничтожило Атлантиду, только часть интригующей истории. Важные библейские сюжеты имеют своим истоком катастрофическое извержение Санторина, например, сюжет о "Тьме Египетской".
После гигантского взрыва концентрация газов в атмосфере была настолько высокой, что тучи пепла закрыли солнце. На Египет и восточную часть Средиземного моря на несколько дней опустилась темнота, вызванная вулканическим облаком.
В Библии это описано так. "И сказал Господь Моисею, простри руку твою к небу, и будет тьма на земле Египетской, осязаемая тьма. Моисей простер руку свою к небу, и была густая тьма по всей земле Египетской три дня, не видели друг друга, никто не вставал с места своего три дня" ("Исход", 10.21-23),
Учитывая, что после извержения вулкана Кракатау полная темнота держалась 22 часа на расстоянии до 200 километров, то вполне вероятно, что при санторинском извержении тьма над Египтом держалась не меньше трех дней. Энергия взрыва вулкана Санторин была в 10 раз большей, чем у взрыва Кракатау и достигла 10^27 эрг.
Но все эти ужасные извержения, про которые мы говорили были не выше 7 категории по шкале индекса вулканической эксплозивности ( VEI). А ведь существуют и более мощные вулканы... Что же присходит при извержении супервулканов?
Продолжение следует.