Žemė pastaruosius maždaug 12 000 metų yra holoceno amžiuje, kuris yra šiltesnis laikotarpis sekantis po šaltojo periodo. Tačiau šios epochos metu įvyko apie 22 staigios šalčio fazės, kurios tęsėsi iki kelių šimtmečių ir lėmė ledynų plėtrą.
"Iki šiol šiam fenomenui nebuvo įtikinamo paaiškinimo. Visada atrodė, kad kažko trūksta", sako Swiss National Fund remiama Alice Paine iš Bazelio universitetas. Tarp spekuliacijų buvo pietų kryptimi plaukiančių ledkalnių įtaka, saulės aktyvumo svyravimai ar vandenynų srovių pokyčiai.
Dabar podoktorantė kartu su tarptautine komanda išsamiau tyrė kitą idėją: ugnikalnių veiklą. Jų studija, publikuota Nature Communications žurnale, patvirtina, kad išsiveržimai greičiausiai buvo ilgų šalčio periodų priežastis. Tyrėjai pateikia ir įtikinamą mechanizmo paaiškinimą.
Simultaniški ugnikalnių išsiveržimai ir ledynų augimas
Komanda surinko informaciją apie holoceno metu įvykusius stiprius ugnikalnių išsiveržimus iš įvairių šaltinių. Buvo identifikuoti 51 išsiveržimai, daugelis iš jų vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje, išilgai vadinamojo Ramiojo vandenyno ugnies žiedo. Šioje vietoje yra daug aktyvių ugnikalnių, nes čia žemės plokštės susiduria ir juda viena po kita sukeldamos didžiulius, sprogstamuosius išsiveržimus.
Ugnikalnių įvykių laikas buvo nustatytas labai tiksliai naudojant Arkties ir Antarktidos ledo grąžtus bei datuojant lavos nuosėdose užsilikusią organinę medžiagą. Atnaujinta vulkaninių uolienų datacija suteikė papildomos informacijos.
Tyrėjai šią informaciją palygino su holoceno ilgojo šalčio periodų pasireiškimais. Šių periodų datavimas vyko remiantis ledynų maksimalios ekspansijos duomenimis. Tai buvo padaryta analizuojant morenas, akmenuotą medžiagą, kurią atneša ledynai.
Rezultatas: daugiau kaip aštuoniasdešimt procentų ledynų ekspansijų įvyko tuo pačiu metu kaip bent vienas ugnikalnių išsiveržimas. "Pasisekė mūsų statistinės analizės rezultatus derinant su esamomis paleoklimatinėmis rekonstrukcijomis, esame labai tikri, kad tai nėra atsitiktinumas. Be to, analizė suvienija visas iki šiol žinomas mechanizmo žinias", sako Paine.
Temperatūros disbalansas
Pagal šį mechanizmą, ugnikalnio išsiveržimas kartais taip sutrikdo Žemės energijos balansą, kad klimatas tampa globaliai pakitęs: per išsiveržimą į atmosferą išmetama sieros dalelės, kurios atspindi atėjusį Saulės šviesą. Todėl Žemės paviršius šiaurės pusrutulyje atšąla.
Arkties jūros ledas plinta, todėl vandenynas mažiau šilumos atiduoda atmosferai. Tai keičia jūros srovių kryptį. Be to, aplink ekvatorių esantis lietaus debesis pasislenka į pietus - ir šaltoji zona padidėja.
"Visi šie efektai stiprina vienas kitą, veikia kaip sniego kamuolys," sako Paine. Galiausiai oras tampa taip šaltas, kad ledynai pradeda augti, ypač aukštesnėse vietose, kaip ir Šveicarijoje.
Tačiau tam reikalingos tam tikros sąlygos. Jei ugnikalnio išsiveržimas per silpnas, sieros dalelės nepatenka į viršutinę atmosferą. Jei jis per stiprus, dulkių stulpas gali sukristi dėl svorio, todėl palyginti mažai sieros patenka į aukštesnę atmosferą.
Paine pabrėžia: šio fenomeno nereikėtų painioti su tuo, kas įvyko 1816 metais "metais be vasaros". Tada ugnikalnio Tambora išsiveržimas šiuolaikinėje Indonezijoje sukėlė kelių laipsnių temperatūros kritimą, kas visame pasaulyje sukėlė nederlingus metus ir badą. Tačiau šis efektas truko tik metus, kol dulkių dalelės iš atmosferos išnyko.
Ilgalaikio šalčio periodais tai skirtinga. "Sieros dalelės tiesiog pastumia sniego kamuolį. Tačiau jų poveikis Žemės sistemai tęsiasi dešimtmečius ar net šimtmečius po to, kai dalelės vėl iškrenta iš atmosferos."
Prognozuoti sunku
Didelis klausimas yra, ar toks ugnikalnių iššauktas šalčio periodas galėtų įvykti ir artimoje ateityje. "Mūsų nagrinėtais atvejais klimatas buvo natūralios būsenos," sako tyrinėtoja. Šiuo metu jis yra pasikeitęs žmonių įtakoje į dar neregėtą būseną.
Kai kurie mokslininkai mano, kad dėl to klimatas gali lengviau keistis įvykiuose kaip ugnikalnių išsiveržimai. Kiti mano, kad ugnikalnio išsiveržimas šiandien nebūtų daugiau nei lašas karštame akmenyje - dėl besitęsiančių masyvių atmosferos pokyčių. "Kuo daugiau mūsų klimatas keičiasi, tuo sudėtingesni tampa procesai," sako Paine. " Čia dar yra didžiulė žinių spraga, kurią reikia užpildyti."
Spaudos kontaktas:
Alice R. Paine
Aplinkos mokslų katedra
Bazelio universitetas
Bernoullistrasse 32
4056 Basel
Tel.: +41 61 207 2880
E-Mail: alice.paine@unibas.ch