Experimentarium.dk
Forside
Ressourcerum
Forsøg og Cases
Share |

Vulkaner

Kontinentvandringer, vulkanudbrud og jordskælv

Jordens overflade er i konstant aktivitet, p.g.a. at Jordens indre stadig er omkring 6-7000 grader varmt. Denne aktivitet medfører, at der på overfladen er vulkanudbrud og jordskælv. Et vulkanudbrud opstår, når materiale fra Jordens indre, dvs. flydende stenmasse (bjergart) i form af skoldhed magma, bliver så let og presser sig så meget på, at det bryder op igennem overfladen og spyes ud som en vulkan – herefter kaldes det lava. Et jordskælv opstår, når kontinentalpladerne bevæger sig rundt på jordoverfladen, som følge af konvention i jordens indre. Kontinentalpladerne støder enten sammen og skubbes op som bjergkæder (Himalaya bjergkæden), eller trækkes fra hinanden og danner store sprækker (fx den midt atlantiske spredningszone). Det er ofte i nærheden af disse aktive zoner, at vulkaner opstår.

Hvordan kan et vulkanudbrud påvirke hele jorden klima?

På trods af deres voldsomt ødelæggende og frygtskabende natur, er vulkaner noget af det mest kreative af alle naturfænomener. Dels kan vulkanudbrud på den korteste tid frembringe store mængder nye landskaber, dels har de vulkanske processer en meget afgørende indflydelse på jordens miljø, både i atmosfæren, biosfæren og geosfæren. For eksempel kan vi takke aktive vulkaner for sammensætningen af Jordens atmosfære og dermed den mest afgørende betingelse for liv på denne klode.

Vulkanudbrud er, specielt de eksplosive vulkaner i underskydningszoner, i stand til at reducere gennemsnitstemperaturen på jordoverfladen, en effekt der kan strække sig over flere år efter selve udbruddet. Når store vulkaner er i udbrud, kan en enkelt vulkan udsende flere millioner tons gas og aske op i atmosfæren, mere end 40 km op, hvilket vil sige op i stratosfæren. Den aske og gas fordeles hurtigt rundt på kloden via jetstrømmene i stratosfæren. Asken lægger sig som et tyndt støvlag i atmosfæren, og bevirker at store dele af kloden får en markant mindre solindstråling end normalt. 

Eksempel: Krakatau 1883
”Ved Tamboras udbrud registrerede man i en periode efter udbruddet for første gang en række spektakulære optiske fænomener. Blandt andet de meget smukke røde solnedgange, som kunne iagttages over det meste af datidens verden, uden at man dog dengang forbandt disse med Tambora. Først 67 år senere blev tilsvarende solnedgangsfænomener sat i forbindelse med et andet af århundredets store vulkanudbrud, nemlig udbruddet af vulkanen Krakatau i Sundastrædet mellem Sumatra og Java august 1883. Ved udbruddet, hvor talrige voldsomme eksplosioner sendte 18 km3 vulkansk aske og pimpsten op i en højde af 45 - 50 km, kunne trykbølgerne fra eksplosionerne registreres på deres vej flere gange rundt om Jorden. 36.400 mennesker omkom, først og fremmest på grund af de tsunamier, som opstod i forbindelse med udbruddet, og som strippede Sundastrædets kyster helt op til en højde af 20-30 m. 165 landsbyer blev skyllet i havet og 132 blev delvis ødelagt.”
(uddrag fra artikel af Erik Skou Jensen: ’Kan vulkan udbrud påvirke jordens klima’)

Effekter der har betydning for klimaet

Indhold i skyen fra vulkaner - støv og aske

Ved et vulkanudbrud fra vulkaner langs underskydningszoner, dannes enorme skyer af vulkansk støv, aske og gas. Alt det støv og aske der slynges op i atmosfæren, i op til 40 km’s højde, kan medføre en reduktion af solindstrålingen på Jorden, og en heraf følgende reduktion af gennemsnitstemperatur ved jordoverfladen.

Indhold i skyen fra vulkaner - gasser

Skyerne indeholder desuden en lang række gasser som fx kuldioxid og svoldioxid (SO2) og svovlbrinte (H2S). Når svovlgasserne kommer op i atmosfæren reagerer de med OH+ ioner, og danner  mikroskopiske dråber af svovlsyre (H2SO4).

Det er de skyer, der er skyld i fænomenet med rødfarvning af aftenhimlen. Dråbeskyer (aerosol) i stratosfæren, tilbagekastr Solens stråler. Det medfører en reduktion af solindstrålingen, samtidig med at solstrålerne ved lysbrydning i dråbeskyen fremkalder det optiske fænomen på aftenhimlen. En dråbesky af fine dråber af svovlsyre, kan reducere temperaturen ved jorden med 0,5°-1°C. Svovlindholdet i vulkanen, eller rettere magmaet under vulkanen, er altså en af nøglerne til den klimatiske effekt af et vulkanudbrud.

Fænomenet med kraftig rødfarvning af aftenhimlen gentog sig i 1991. En flammede vesthimlen få minutter efter solnedgang viste et fantastisk farveorgie i gult, orange, rødt og violet, ofte inddelt i tydelige zoner på himlen. De smukke solnedgange skyldtes den gang det eksplosive udbrud fra vulkanen Pinatubo på Luzon i Filippinerne.

Hvor eksplosiv er vulkanudbruddet

En anden afgørende faktor, for hvilken effekt et vulkanudbrud har på klimaet, er, hvor voldsomt den eksploderer, altså dens eksplosivitet. Hvis udbruddet er så voldsomt og kraftfuldt at skyen kommer op i en 30-40 km’s højde og dermed når stratosfæren, kan effekten være langvarig - op til 5 år. Det skyldes at støv og gas holdes svævende i meget længere tid i stratosfæren end i troposfæren. Skyen bliver kun langsomt udvasket af stratosfæren via cykloner.

Placering af vulkanen på jorden er vigtig

Vulkanernes placering i forhold til breddegrader har en vigtig betydning for udbrudsskyens fordeling i stratosfæren. Gas og støv i stratosfæren spredes via stratosfærens vindsystemer - jetstrømmene. Støvskyen kan hurtigt fordele sig over store områder, og inden for 1 måned nå at have fordelt sig rundt om fx hele den nordlige halvkugle.

Skyer fra vulkaner beliggende i troperne spredes både til den nordlige og sydlige halvkugle. Dråbeskyer fra vulkanudbrud på højere breddegrader end 20° bredde, spreder sig hurtigt over sin 'egen' halvkugle, men har vanskeligt ved at brede sig ind over den anden halvkugle.

Effekten på klimaet

Store vulkanudbrud synes at have medført et temperaturfald på 0,2-0,5 °C - helt op til 1°C. Men der er svært at måle den klimatiske effekt i forbindelse med vulkanudbrud helt nøjagtigt, fordi der er flere faktorer, som påvirker klimaet på samme måde - samme værdiinterval. Fx drivhuseffekten eller variationer i solindstrålingsintensiteten forårsaget af solpletaktivitet, som i visse tilfælde vil virke opvarmende på klimaet.
Dråbeskyen fra Pinatuboudbruddet, samt vulkanudbruddet i Hudson, som bredte sig ud over den nordlige halvkugle og den sydlige tilsammen, førte til en global afkøling på ca. 0,5°C i årene 1992-94. Det kan registreres, fordi den naturlige variation kun ligger på 0,2°C.

Mange vulkanudbrud kan aflæses i iskerneboringer, men langt fra alle. Vulkanudbruddene registreres i iskerner ved pludselige variationer i surhedsgrad (pH-værdi). Det svarer til den syreregn, der er en følge af svovludslippet i forbindelse med vulkanudbrud, specielt fra de store eksplosive vulkanudbruds dråbesky af svovlsyre. Hvilke vulkanudbruds støvskyer, der ’når’ indlandsisen, er bestemt af vulkanens placering på jorden og vindsystemerne i stratosfæren.
Den klimatiske effekt af svovlsyreaerosoler (dråbeskyerne) kan være stabile i flere måneder eller år, og er derfor i første omgang begrænset til visse dele af Jorden. Alligevel ser vi, at den afkøling, som kan måles på jordoverfladen, ofte er jævnt fordelt på den ene eller den anden jordhalvkugle. Afkølingen må således være et resultat af en indirekte snarere end en direkte klimatisk forstyrrelse.

”Fremtidige vulkanudbrud vil givetvis, som tidligere, sende aske og gas op i stratosfæren, med dannelse af en syredråbesky, der også i fremtiden vil indvirke på Jordens klima. Hvor stor denne effekt i det enkelte tilfælde vil blive, vil derimod være vanskelig at sige, fordi det afhænger af samspillet mellem mange faktorer. Men efterhånden som man får bedre og bedre klimamodeller at arbejde med, vil man få bedre mulighed for at komme tættere på de processer, som påvirker vort klima og dermed også, hvor meget Jordens vulkaner i virkeligheden betyder for klimaudviklingen.” (uddrag fra artikel af Erik Skou Jensen: ’Kan vulkanudbrud påvirke jordens klima’)

Kan den islandske vulkan Eyjafjallajökull påvirke klimaet?
I marts 2010 gik den islandske vulkan Eyjafjallajökull i udbrud og spyede aske og gasser ud i atmosfæren, til stor gene for flytrafikken. Selvom udbruddet varede i mere end en måned skal vi ikke regne med, at Eyjafjallajökulls aktivitet kommer til at køle klimaet. Det er udbruddet simpelthen ikke stort nok til.

Men kan et islandsk vulkanudbrud sætte global opvarmning på pause?

Svaret er ja. Det er nemlig meget muligt, at den nylige vulkanaktivitet sætter gang i Eyjafjallajökulls nabo, den store vulkan Katla, som ligger blot 30 km væk. Og så kan det godt gå hen og blive dramatisk. De sidste tre gange, hvor Eyjafjallajökull har været i udbrud, har Katla fulgt efter med eruptioner. Så meget tyder på, at Katla også vil gå i udbrud inden alt for længe, måske indenfor et halvt eller to år.

Hvorvidt et udbrud fra Katla vil dæmpe den globale opvarmning afhænger af, hvor voldsomt udbruddet bliver. På en Vulkanisk Eksplosivitets Indeks skala, kaldet VEI, går udbrud fra 0 (ikke eksplosivt) til 7 (mest eksplosive udbrud). Katla er højst sandsynligt i stand til at lave et udbrud på indeks 5, hvilket er et meget voldsomt udbrud. Hvis det sker, vil vi få synligt askeenedfald i Danmark og det vil kunne give klimaeffekter.

Askepartikler vil hindre solindstråling, så det bliver køligere i en periode. I første omgang vil den nordlige halvkugle blive ramt, men efterhånden vil partiklerne spredes ud og give en globalt afkølende effekt. Det hele afhænger af vulkanudbruddet styrke. Jo større og længerevarende udbrud, jo større effekt vil det have på klimaet.

Kilder:
GEUS: Nyt fra Geus, nr 4, 2000: Kan vulkanudbrud påvirke jordens klima? af Erik Skou Jensen
Berlingske Tidende: Islands vulkaner kan nedkøle klimaet
Videnskab.dk: Vulkanudbrud i Island: Er Katla ved at vågne?


Forfatter:
Stud. scient. Eliza Jarl Estrup, Experimentarium
Cand. scient. Maya Høffding Nissen, Experimentarium
Videnskabsjournalist Mette Løgeskov Lund, Experimentarium

Forsøg og cases

Klimaforståelse

Klimaforandringer

Links

Definition af klima

Drivhusgasser

Klimamodeller

Bør vi handle på klimaforandringerne?

Konsekvenser for samfundet

Konsekvenser for naturen

Klimapolitik

Biobrændsler

Vindenergi

Vandkraft

Eksterne links

DMI/klima

Videnskab.dk
Global opvarmning udsat, maj 2008

GEUS

Energistyrelsen - klimaforandringer

Institut for Fremtidsforskning: Klimaforandringer

Klima i Gymnasiet - om Naturvidenskab

Klimaundervisning.dk

Klima- og energiguide