O iarnă vulcanică este o scădere a temperaturii cauzată de cenușa vulcanică și picăturile de acid sulfuric , datorită unei puternice erupții vulcanice , prezentă în atmosferă și care reflectă razele soarelui . Vorbim și despre forțarea vulcanică , o expresie construită din engleza „ forțare vulcanică ” .
O erupție vulcanică poate avea multe efecte asupra atmosferei și vremii. Este necesar aici să distingem efectele troposferice , în general limitate geografic și temporal, ale efectelor stratosferice care pot privi globul terestru și care pot dura luni de zile, doar aceste ultime efecte putând provoca o „iarnă vulcanică”. Materialele, gazul și praful, evacuate la mare altitudine de cele mai puternice erupții sunt distribuite destul de repede pe o suprafață mare, datorită curenților de aer. Unele dintre gazele vulcanice reacționează apoi cu aerul și formează aerosoli care perturbă transmisia radiației solare. Acesta este în special cazul dioxidului de sulf care formează picături de acid sulfuric prin reacția cu apa din atmosferă. Opacitatea atmosferei superioare este crescută: mai puțină radiație solară ajunge la sol. În cazul celor mai importante erupții, clima poate fi astfel răcită pe zone întinse. Cu toate acestea, această răcire nu este singurul efect al aerosolilor: dacă la altitudine mică temperatura scade, în stratosferă, aerosolii dimpotrivă declanșează, prin efectul de seră, o creștere a temperaturilor. Aerosolii vulcanici au, prin urmare, un efect dinamic asupra climei și acționează nu numai prin răcirea atmosferei inferioare, ci și prin perturbarea curenților din atmosfera superioară. Aceste efecte sunt totuși limitate în timp, deoarece aerosolii cad în câteva luni. Cele mai puternice erupții pot, totuși, să provoace prezența aerosolilor timp de unu până la trei ani. Prin urmare, o erupție vulcanică acționează asupra climei în funcție de violența erupției, compoziția ejectatelor, dar și poziția vulcanului. Un vulcan situat în zona ecuatorială își dispersează aerosolii mai larg și mai repede în atmosferă și, prin urmare, are un efect general asupra atmosferei mai ușor. În cele din urmă, efectul erupției depinde și de perioada de erupție din an, precum și de starea sistemului climatic în momentul erupției (de exemplu, puterea ENSO ).
Pentru presupusele ierni vulcanice importante, cum ar fi cea din Toba (a se vedea mai jos ), am putut vedea cauzele așa-numitului fenomen „gâtuire” (adică o scădere bruscă a populațiilor de specii urmată de imediat printr-o perioadă de mare divergență genetică în rândul supraviețuitorilor). Potrivit antropologului Stanley Ambrose , astfel de evenimente scad importanța populațiilor la niveluri suficient de scăzute încât modificările pot apărea mai repede la populațiile mici de indivizi (prin fenomenul derivei genetice ) și produc o „diferențiere a populației” rapidă.
Am putea presupune un fenomen major de iarnă vulcanică după super-erupția ( super-vulcanul ) lacului Toba de pe insula Sumatra , o insulă indoneziană situată pe ecuator , acum aproximativ 74.000 de ani. Impactul erupției, în special asupra climei, a fost discutat, cu propuneri variind de la impact redus la impact ridicat. Printre posibilele consecințe am putea avansa o probabilă a defrișărilor în Asia de Sud - Est și de răcire a oceanelor intre 3 si de 3.5 ° C . Erupția a fost , de asemenea , prezentat ca o tendință de accelerare glaciar deja a început, provocând un colaps al omului și animal populații . Această posibilitate, combinată cu faptul că majoritatea diferențierilor umane au avut loc în aceeași perioadă, a fost văzută ca un caz probabil al unei „gâtuiri” a populației legate de iernile vulcanice. Cu toate acestea, recentele studii paleoclimatice efectuate în sedimentele lacului Malawi invalidează această teorie catastrofală și arată că clima din Africa de Est nu a fost afectată în mod semnificativ și durabil de erupție. La fel, dovezile din miezurile de gheață și simulările recente sugerează mai degrabă absența unui efect pe termen lung asupra climei: răcirea mai mare de un secol după erupție este imposibilă și presupunerea unei răciri de câteva decenii necesită luarea în considerare a intervenției feedback-urilor care sunt slab înțeles și ipotetic. Cu toate acestea, controversa este foarte departe de a fi soluționată, în special din cauza dificultăților în datarea precisă a dezastrului și a resturilor fosile sau a instrumentelor descoperite, chiar dacă studiul polenilor arată în mod clar o schimbare a florei, sinonimă cu schimbările climatice. Și / sau ocupație umană.
În urmă cu 36.000 de ani, un episod exploziv intens a produs între 80 și 150 km 3 din material vulcanic cu compoziție trahitică („tuful gri” campanian, de fapt un ignimbrit ). Caldera s-a format ca urmare a acestui eveniment, care poate a contribuit la dispariția neandertalienilor . Într-adevăr, după cum reiese din numeroase depozite de cenușă, această explozie a plonjat în iarna vulcanică în toată Europa de Est și Asia de Sud-Vest, și anume cea mai mare parte a habitatului lor.
Efectele iernilor vulcanice recente sunt mai modeste, dar sunt totuși semnificative. Cu toate acestea, sunt dificil de cuantificat pentru erupțiile antice, iar cazurile anterioare din secolul al XVIII- lea sunt încă neclare.
Identificarea acestor ierni vulcanice se bazează pe confruntarea surselor istorice, geologice și paleoclimatice. Acestea din urmă sunt alcătuite mai ales din miezuri de gheață . Acestea, preluate din capacele polare (Groenlanda sau Antarctica) prezintă o stratigrafie anuală care face posibilă urmărirea evenimentelor climatice și meteorologice. Se pot găsi acolo depozite de sulf rezultate din căderea gazelor vulcanice . Aceste gaze pot fi identificate prin analiza rezistenței electrice a gheții - mai acidă în această locație - sau prin analize chimice mai precise. Pentru cele mai vechi erupții, doar confruntarea mai multor nuclee face posibilă cuantificarea cu suficientă precizie a întinderii depozitelor și, prin urmare, a perturbării climatice. Poate fi apoi căutat în alte tipuri de surse, în special prin analize dendrocronologice . Analiza geologică a vulcanului responsabil de perturbare, atunci când este cunoscută, poate face posibilă specificarea violenței exploziei sale ( VEI ) și în special relaționarea locației sale geografice cu cantitatea depozitului de sulfuri măsurată la poli. Sursele istorice sunt susceptibile de a furniza multe elemente: indicarea tulburărilor meteorologice observate de contemporani (iarna aspră, vara ploioasă etc.), indicarea fenomenelor tipice unor astfel de erupții (în special apusul strălucitor, fenomenul de ceață uscată), ele pot face în cele din urmă lumină asupra consecințelor indirecte ale acestor perturbări, a deficitului de alimente, a foametei, a epidemiilor și a tensiunilor sociale consecutive.
Impactul global climei al erupției din Santorini la momentul minoica a fost discutat precum și impactul acesteia asupra societăților din epoca bronzului . În timp ce erupția a fost adesea legată de multe mituri ( Atlantida , Exodul biblic ), este dificil să se găsească surse neechivoce, mai ales că datarea erupției este controversată. Potrivit lui DM Pyle, ipotezele prezentate ar trebui puse în perspectivă și acest impact nu ar trebui exagerat. O perturbare climatică notabilă este totuși înregistrată în datele dendrocronologice pentru anul 1628 dinaintea erei noastre, perturbare care poate corespunde erupției. Știm, de asemenea, din 2002 că erupția a fost mai puternică decât ceea ce credeam anterior. Consecințele sale asupra societăților antice rămân domeniul speculațiilor.
O serie de cazuri de forțare vulcanică sunt atestate în epoca romană. Din acest punct de vedere, însă, această perioadă prezintă o activitate destul de redusă. Pe baza miezurilor de gheață, episoadele au fost plasate în special în jurul -53 , în -44 , în anii 150 și 160 , precum și în secolul al III-lea. Validitatea cronologiei acestor forțări dezvoltate din miezurile de gheață a fost contestată de dendrocronologul Mike Baillie pentru care datele atribuite evenimentelor din miezuri ar fi trebuit să scadă cu câțiva ani.
Etna în -44Una dintre cele mai vechi descrieri ale unei ierni vulcanice se găsește în Viețile lui Plutarh :
„A existat și lumina soarelui: tot anul acela, discul său a rămas palid; nu a avut nici o strălucire când s-a ridicat și a produs doar o căldură slabă și languidă, aerul a rămas întunecat și greu, deoarece căldura care a trecut prin el era prea slabă, iar fructele pe jumătate coapte s-au stricat și putrezit înainte de a ajunge la termen, din cauza prospețimea atmosferei. "
- Plutarh, Viața lui Cezar
Acesta relatează consecințele unei erupții a Etnei în -44 . Consecințele atmosferice ale erupției au fost vizibile și în China. Erupția, atestată de miezuri de gheață, a fost contemporană cu moartea lui Iulius Caesar . Ca atare, a marcat, odată cu trecerea unei comete, imaginația contemporanilor. Se știe puțin despre consecințele climatice ale acestei erupții și despre efectele acestora asupra societăților antice.
Lacul Taupo în jur de 200Potrivit geologului Wolfgang Vetters și arheologului Heinrich Zabehlicky, erupția vulcanului Noua Zeelandă Taupo în jurul a 200 a provocat o tulburare climatică ale cărei consecințe au fost resimțite asupra Imperiului Roman. Erupția acestui vulcan este adesea datată în 186 datorită fenomenelor cerești observate în Roma și China. Această dată este discutată și putem găsi, de asemenea, 181 (+/- 2) sau 232 (+/- 15) sau 236 (+/- 4).
De perturbările climatice atestat pentru anul 535 și următorii ani, pe mai multe zone ale planetei au fost atribuite, dar fără consens, la o erupție vulcanică, uneori asociată cu Krakatoa , uneori cu Rabaul și , uneori , cu Ilopango . Posibile urme ale erupției au fost găsite în miezurile de gheață colectate în Groenlanda, dar ipoteza impactului unui asteroid este, de asemenea, apărată. Amploarea și consecințele exacte ale acestui eveniment climatic rămân extrem de dezbătute și doar multiplicarea studiilor de teren va putea clarifica dacă nu soluționează dezbaterea.
Dacă, potrivit lui John Grattan, dificultățile climatice din această perioadă nu ar trebui să fie legate de tulburările vulcanice și, dimpotrivă, sunt exemplul variabilității climatice obișnuite în acel moment, Michael McCormick și Paul Dutton au propus identificarea mai multor cazuri de vulcan forțare în perioada: în 763 - 764 , între 821 și 824 , în 855 - 856 și 859 - 860 , în 873 - 874 , în 913 .
Marea erupție a Eldgjà bazaltică din secolul al X- lea a avut probabil consecințe climatice similare celor Lakagígar din 1783 . Perturbările climatice par să fi dus la foamete și epidemii în Europa. Potrivit lui Michael McCormick și Paul Dutton, erupția trebuie datată din 939 și a provocat o iarnă foarte dură în Europa în 939 - 940 .
Miezurile de gheață luate în Groenlanda și Antarctica au arătat un depozit important de sulfuri. Potrivit lui Richard Stothers, consecințele climatice ale erupției Samalasului în 1257 sunt vizibile în sursele medievale și ar fi putut duce la foamete și epidemii. Cu toate acestea, efectele acestei erupții nu par atât de importante pe cât ar fi trebuit să fie: având în vedere semnalul găsit în miezurile de gheață, erupția pare cea mai importantă din ultimii 7000 de ani și, totuși, răcirea nu a fost prea mare mai important decât cel cauzat de Pinatubo . Acest paradox aparent poate fi explicat prin mărimea particulelor care alcătuiesc aerosolii prezenți în atmosferă după erupție. Un studiu care utilizează simulări climatice explică apariția Micii ere glaciare în jurul anului 1275 printr-o succesiune, pe o perioadă de jumătate de secol, a patru forțări vulcanice majore și prin stabilirea unor fenomene de feedback pozitiv legate de gheața mării și de curenții marini. Vulcanul responsabil de erupția din 1257 a fost identificat în Indonezia, este Samala al cărui prăbușire a creat Caldeira Segara Anak .
Erupția Kuweei ( Vanuatu ) la sfârșitul anului 1452 sau la începutul anului 1453 l-a depășit fără îndoială pe cea a Tamborei în cantitatea de sulf trimisă în atmosferă. Consecințele climatice ale erupției au fost semnificative și sensibile timp de câțiva ani.
Erupția Huaynaputina din Peru în 1600 a provocat tulburări atmosferice și climatice care au fost resimțite în Europa și China.
Un articol scris de Benjamin Franklin acuza praful vulcanic provenit din Islanda ca fiind o vară foarte răcoroasă în 1783 în Statele Unite. Într-adevăr, erupția Lakagígar a eliberat în atmosferă cantități enorme de dioxid de sulf. Acest lucru a provocat moartea majorității vitelor insulei și o foamete cumplită , care a ucis un sfert din populație.
Temperaturile înregistrate în emisfera nordică au scăzut cu aproximativ 1 ° C în anul următor acestei erupții.
Erupția acestui stratovulcan a provocat înghețuri de vară în statul New York și ninsori în luna iunie în New England , provocând ceea ce avea să fie cunoscut sub numele de „ Anul fără vară” .În Statele Unite în 1816 . În acea vară Mary Shelley a scris Frankenstein, ale cărui imagini sunt adesea asociate cu povestea erupției Tambora.
În strâmtoarea Sunda, lângă coasta de vest a Java , se află pe insula Krakatoa Perbuatanul numit prin scurtarea Krakatoa .
La 27 august 1883, explozia din Krakatoa (Krakatau) a creat și condițiile pentru o iarnă vulcanică. Următorii patru ani au fost neobișnuit de reci, iar iarna anului 1888 a fost primul cu zăpadă în această regiune. Zăpadă record a fost înregistrată în întreaga lume.
Mai recent, explozia din 1991 a Muntelui Pinatubo , un alt stratovulcan , din Filipine , a răcit temperaturile globale de doi până la trei ani, întrerupând tendința de încălzire globală văzută din 1970 .
Cu excepția Lakagígar , majoritatea vulcanilor menționați anterior (indiferent dacă sunt în Indonezia sau Filipine ), aparțin imensului arc oceanic numit de vulcanologi „inelul de foc din Pacific ”.
Unii vulcanologi au cuantificat puterea acestor erupții diferite în megatoni . Astfel, știind că bomba atomică din Hiroshima avea o putere estimată la 20 kT , puterea estimată a erupției din Tambora , ea însăși egală cu de opt ori cea a Vezuviului , a fost de peste o sută de ori mai mare decât cea a bombelor din ' Hiroshima. iar Nagasaki s-a reunit. Mai mult, și pentru a avea o idee mai colorată a puterii exploziei, sunetul exploziei a fost auzit la o distanță de peste 1.400 km ; de bombe vulcanice cu mai mult de 20 cm diametru au fost proiectate la 80 km distanță pe o insulă din apropiere, iar coloana de cenușă care a rezultat a crescut la 35 km înălțime.