Badacze z Princeton University postanowili zbadać ten fenomen, analizując dane z niemal 8 tysięcy wodowskazów rozsianych po całym globie. Skupili się na trzech najpotężniejszych erupcjach ubiegłego wieku, szukając powiązań między wulkaniczną aktywnością a wzorcami powodziowymi. To, co odkryli, może zmienić sposób przewidywania ekstremalnych zjawisk pogodowych.
Jak aerozole zmieniają globalną pogodę
Podczas wielkich erupcji wulkany wyrzucają ogromne ilości dwutlenku siarki prosto do stratosfery. Tam gaz przekształca się w mikroskopijne cząsteczki zwane aerozolami, które działają jak naturalny parasol przeciwsłoneczny. Rozpraszają one docierające do Ziemi światło, jednocześnie pochłaniając ciepło promieniujące z powierzchni planety.
Ten podwójny efekt prowadzi do ochłodzenia powierzchni globu przy jednoczesnym ociepleniu stratosfery. Różnica temperatur między warstwami atmosfery wpływa na globalne prądy powietrzne, zmieniając ich kierunek i siłę. To właśnie te zmiany w cyrkulacji atmosferycznej przekładają się na różne wzorce opadów w poszczególnych regionach świata.
Kluczową rolę odgrywa tutaj Strefa Konwergencji Międzyzwrotnikowej, czyli pas intensywnych opadów oplatający Ziemię w pobliżu równika. Erupcje wulkaniczne potrafią przesuwać tę strefę na północ lub południe, drastycznie zmieniając rozkład deszczów na kontynentach.
Trzy erupcje, trzy różne scenariusze
Naukowcy przyjrzeli się trzem spektakularnym wybuchom, z których każdy reprezentował inny typ rozprzestrzeniania się aerozoli. Erupcja Santa Maria w Gwatemali z 1902 roku wyrzuciła pióropusz głównie na półkulę północną. Agung w Indonezji (1963) rozprzestrzenił aerozole przede wszystkim na półkuli południowej. Pinatubo na Filipinach (1991) stworzył natomiast symetryczny pióropusz obejmujący obie półkule.
Każda z tych erupcji pozostawiła charakterystyczny ślad w globalnych wzorcach powodzi, który badacze mogli prześledzić dzięki danym z wodowskazów. Te instrumenty mierzą przepływ wody w rzekach i strumieniach, dostarczając precyzyjnych informacji o intensywności powodzi w różnych zakątkach świata.
Mechanizm działania ujawnia zaskakujące prawidłowości
Gdy pióropusz wulkaniczny ogranicza się głównie do jednej półkuli, powodzie zmniejszają się na tej półkuli, a zwiększają na drugiej. Ten efekt najsilniej dotyka regiony tropikalne, podczas gdy inne obszary pozostają względnie nienaruszone. Erupcja Santa Maria w Gwatemali spowodowała 25% wzrost miejsc z dużymi powodziami w tropikach półkuli południowej i 35% wzrost lokalizacji ze zmniejszonymi przepływami w tropikach północnych.
Zupełnie inaczej zachowują się erupcje, których pióropusze obejmują obie półkule równocześnie. W takich przypadkach powodzie zmniejszają się w tropikach na obu półkulach, ale zwiększają w regionach suchych – od pustyń po obszary półsuche.
Po wybuchu Agung na półkuli południowej, 50% wodowskazów w tropikalnych regionach tej półkuli odnotowało zmniejszone przepływy już w pierwszym roku po erupcji. Jednocześnie w tropikach półkuli północnej przepływy wzrosły o około 40%.
Strefa Konwergencji Międzyzwrotnikowej jako kluczowy gracz
ITCZ to pas chmur składający się z intensywnych opadów i burz, który powstaje w miejscu zderzenia się pasatów — wiatrów wiejących głównie ze wschodu w stronę równika. Gdy masy powietrza spotykają się, są zmuszone wznosić się w górę, tworząc potężne chmury burzowe.
Intensywność opadów w tej strefie jest imponująca — szacuje się, że 40% wszystkich tropikalnych deszczy przekracza intensywność 2,5 centymetra na godzinę. Położenie ITCZ zmienia się sezonowo, podążając za Słońcem i tworząc pory wilgotne i suche w tropikach.
Różnice są dramatyczne. W południowej Nigerii Lagos otrzymuje średnio 1740 milimetrów deszczu rocznie z czterema porami (dwie mokre i dwie suche), podczas gdy północne Kano – zaledwie 825 milimetrów z dwoma wyraźnymi porami monsunowymi.
Erupcja Pinatubo i paradoksalne skutki
Erupcja Pinatubo z 1991 roku była wyjątkowa ze względu na symetryczny rozkład aerozoli na obu półkulach. Szczytowe przepływy spadły o 20% w tropikach południowych i o 35% w tropikach północnych. Jednocześnie około 35% miejsc w ekstremalnie suchych regionach na obu półkulach doświadczyło wzrostu przepływów.
Ten pozornie paradoksalny efekt — mniej powodzi w tropikach, więcej w pustyniach — wynika z mechanizmu zwanego sprzężeniem monsunowo-pustynnym. Gdy erupcja wpływa równomiernie na obie półkule, zmiany w ITCZ nie odgrywają głównej roli. Zamiast tego ochłodzenie powierzchni i związane z nim zmiany w cyrkulacji atmosferycznej wpływają na przepływ wilgoci nad regionami pustynnymi.
Praktyczne implikacje odkrycia
Skutki erupcji wulkanicznych na wzorce powodzi nie trwają w nieskończoność. Najintensywniejsze zmiany występują w pierwszym roku po erupcji, gdy koncentracja aerozoli w stratosferze jest najwyższa. W kolejnych latach cząsteczki stopniowo opadają lub są wypłukiwane z atmosfery, a ich wpływ na klimat słabnie.
Ten czasowy aspekt ma praktyczne znaczenie — pozwala przewidzieć, kiedy ryzyko nietypowych powodzi będzie największe w różnych regionach świata. Dla krajów tropikalnych oznacza to możliwość przygotowania się na zmiany w intensywności monsunów, podczas gdy regiony suche mogą spodziewać się nietypowych opadów.
Czytaj także: Zaskakująca prawda o wulkanach w USA. Nikt się tego nie spodziewał
Badania te podkreślają, jak ważne jest zrozumienie szerszych konsekwencji zmian klimatycznych. Erupcje wulkaniczne, choć są zjawiskami lokalnymi, wywierają wpływ na cały globalny system klimatyczny, tworząc efekty domina, które mogą być odczuwalne na przeciwległych krańcach planety przez kilka lat.
Odkrycie wzorców łączących erupcje wulkaniczne z globalnymi powodziami otwiera nowe możliwości w prognozowaniu ekstremalnych zjawisk pogodowych. Choć nie rozwiązuje to wszystkich problemów związanych z przewidywaniem powodzi, z pewnością stanowi krok w dobrą stronę. W świecie, gdzie zmiany klimatyczne stają się coraz bardziej dotkliwe, każda dodatkowa informacja może pomóc w lepszym przygotowaniu się na kaprysy natury.