気候変動の中で、火山噴火と大気の相互作用を監視することがますます重要になっている
スペインのラ・パルマ島でクンブレ・ビエハ火山が溶岩の噴出を止めたのは昨年のクリスマス頃で、85日以上続いた噴火を経て地元住民に安堵をもたらした。損害賠償額10億ユーロ。しかし、2021年に大規模な噴火で話題になったのはクンブレ・ビエハだけではなかった。カムチャツカからレユニオン、グアテマラに至るまで、そしてアイスランドからシチリアに至るまで、世界中でいくつかの火山が大規模な噴火を起こし、生命と経済に影響を与える極端な現象のリストに加わりました。
山火事、台風、洪水などの極端な現象が発生すると、自然災害の頻度や激しさを増大させる気候変動の役割についての議論がますます活発になります。しかし、それは火山の噴火にも当てはまるのでしょうか？火山の動きを気候変動と結びつけることはできるでしょうか?もしそうなら、なぜそれが重要なのでしょうか?
気候との関係
火山は、噴火中に大気中に噴出する物質を通じて気候と相互作用します。噴火は大量のガス、粒子（エアロゾルとして知られる）、灰、金属を生成し、局地的、地域的、さらには地球規模で気候を一時的に変化させます。
「過去の大規模な火山噴火は、地球の気候を直接的に、あるいは他のプロセスを強化することによって変化させました」とチャルマーズ工科大学宇宙・地球・環境学部の研究者サンティアゴ・アレラーノ博士は言う。噴火が気候に与える影響は、場所、標高、噴出物質の量、組成によって異なるとアレラーノ博士は説明する。たとえば、熱帯の噴火は、熱帯からの空気がより広範囲に移動し、火山噴火を世界中に運ぶ可能性があるため、高緯度の噴火よりも大きな影響を及ぼします。また、より強力な噴火は、粒子を成層圏に送り込み、そこでより長く留まるため、より永続的な影響を及ぼします。フィリピンでは、例えば, 1991年のピナツボ山の噴火では、大量の粒子とガスが上空20km以上まで大気中に放出され、その後約3週間かけて地球を一周した。
高温の溶岩やガスの爆発が大気を暖めると思われるかもしれませんが、科学はその逆を示しています。噴火は地球温暖化を引き起こす二酸化炭素を排出しますが、地球上のすべての火山が一斉に噴火すると、炭素生成量が 100 分の 1 になる人間の活動よりも、それらは主に気候に寒冷化の影響を与えます。 「大規模な火山噴火が私たちの気候に及ぼす影響は[…]粒子、主に細かい灰と硫酸塩の放出によるもので、これらは太陽放射を散乱させるのに非常に効果的です」とアレラーノ博士は言う。 「これらの硫酸塩エアロゾル粒子は非常に小さく光沢があり、入ってくる太陽光の一部を宇宙に反射し、その結果、地表に一時的な冷却効果が生じます」とミュンヘンのLMU気候モデリング教授アーニャ・シュミット博士は言う。 「世界中で平均すると、ピナツボ山の噴火のような大きな噴火の場合、地表冷却効果は最大約0.5℃であり、数年間持続します」とシュミット博士は言います。
最近の出来事の影響はまだわかりません。 「2022年の噴火が起こるかどうかをまだ確認する必要がある」トンガ[...]気候に顕著な影響を与えるだろう」とアレラーノ博士は言う。
噴火と気候変動
最近、研究者らは、上空だけでなく地上でも物事がどのように変化するかを調べることで、気候変動が噴火にどのような影響を与えるかを調査している。
一部の研究では、大気循環のパターンの変化により噴煙の冷却効果が変化する可能性があると指摘されています。研究ケンブリッジ大学と気象庁の研究結果は、温暖な気候が大規模な噴火と小規模な噴火に与える影響が異なることを示しています。 「一般に100年に1～2回起こるピナツボ火山のような大規模な噴火の場合、気候変動により噴煙がより高く上昇し、エアロゾルが地球上でより速く拡散し、現在の気候と比較して寒冷化が約15パーセント増幅されるだろう」 」とシュミット博士は言います。
「しかし、2011年のエリトリアのナブロ噴火のような小規模な噴火の場合、通常は毎年発生するが、最高レベルの温暖化シナリオの下では、地表冷却効果は約75パーセント減少するだろう」（nbunder複数段階の温暖化）。対流圏界面（下層大気と成層圏の間の層）が増加すると予測されており、これは火山噴煙が成層圏に到達するまでにより多くの時間がかかることを意味するとシュミット氏は説明する。その結果、噴火によるエアロゾルは降水によってすぐに洗い流されるため、大気中の低層にとどまり、影響は限定的になります。
科学者たちは、気候変動が火山噴火の発生頻度にどのような影響を与える可能性があるかについても研究している。 「ここには興味深い関係があります」とアレラーノ博士は言う。「地球温暖化により氷河の融解が起こり、その多くが活火山の側面を覆っているからです。」アレラーノ博士によると、大規模な融解により地表の圧力が低下し、地殻内のプロセスが変化し、例えば高温のマグマが帯水層と接触する原因となるという。 「システム全体が相互接続されているため、これが今度は火山活動を引き起こす可能性があります」とアレラーノ博士は言う。しかし、シュミット博士によると、1850年から現在まで、氷河の融解に伴って噴火がより頻繁になったという証拠はないため、さらなる研究が必要だという。
オックスフォード大学地球科学教授のタムシン・マザー博士は、標高の高い火山でも氷冠が溶け始めている場合、気候変動の影響を受ける可能性があると述べている。 「氷冠が火山構造を維持している場合、氷冠の消失は不安定性をもたらし、火山地滑りなどの現象を引き起こす可能性があります。」
火山放出物の監視
火山に対する気候変動の影響を測定することは依然として困難ですが、噴火による排出物の監視は、大気の質、公衆衛生、および航空などの産業にとって重要です。コペルニクス大気監視サービス (CAMS) は、噴火による二酸化硫黄の輸送と挙動を定期的に追跡しています。クンブレ・ビエハ火山の場合、CAMSは北アフリカ、ヨーロッパ、大西洋を横断するSO2プルームを監視したはるばるカリブ海地域にまで広がり、そこでは硫酸塩エアロゾルが劣悪な大気環境の原因となっていました。 CAMSはまた、シチリア島のエトナ山、セントビンセント島のラ・スーフリエール、コンゴ民主共和国のニーラゴンゴ、千島列島のライコケの最近の噴火に起因する排出量も監視している。
「火山から放出される溶岩、ガス、灰、またはエアロゾルの放出を監視する方法は複数ありますが、精度は放出の性質と種類によって異なります」と、CAMS と協力して情報を提供しているアレラーノ博士は言います。火山排出量の推定。地上、空中、宇宙のリモートセンシングによりガス状 SO2 を定量化し、衛星により火山灰のマッピングを行うことができ、地上マッピングと熱放射を使用して溶岩を追跡します。 「火山放出物の監視に使用されている技術のほとんどは、この目的のために設計されたものではありません」とアレラーノ博士は言います。 「それらは、オゾン層の地球規模の監視など、他の目的を持ったミッションの副産物です。」データは広く活用されています。 「火山学者は、ガス、溶岩、火山灰の放出速度と規模を追跡して、火山の物理的状態を判断し、その活動を予測したいと考えています。気象学者は、循環パターンや火山と大気の相互作用を理解するために噴煙を追跡することに興味があるかもしれません」とアレラーノ博士は言います。 「気候科学者は、気候強制を定量化するために、特定の種がどこで、どのくらいの高さで、どれだけ放出されるかを知りたいと考えています。航空輸送当局は、パイロットに警告を発し、事故を回避するために、火山灰の噴煙の位置を観察することに関心を持っています。」
CAMS は噴火自体を監視しませんが、ほぼリアルタイムの衛星観測を通じて大気中の SO2 負荷に関する情報を提供し、そのデータを全球の予報と組み合わせて、5 日間にわたる大気の組成と質を予測します。
シュミット博士によると、火山と気候が相互にどのような影響を及ぼしているかを理解することは依然として困難であるという。 「フィードバック ループの一部は現在より明らかになってきていますが、気候システムは複雑であり、火山噴火を考慮した正確な気候予測を行うには、潜在的なフィードバック ループをすべて把握することが重要です。」
