Извержения вулканов ослабляют явления Эль-Ниньо в Индийском океане на срок до 8 лет

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Geophysical Research Letters, извержения вулканов, происходящие в тропических регионах (23° с.ш. от экватора), были связаны с резким нарушением климатических циклов глобального масштаба в Индийском океане за последний 1 миллион лет. Южное колебание Эль-Ниньо (ENSO) и диполь Индийского океана (IOD) представляют собой климатические взаимодействия океана и атмосферы, которые, как было обнаружено, нарушались почти на десятилетие, прежде чем вернуться к базовым уровням, существовавшим до извержения, и эффект увеличивается с большей интенсивностью извержения.

IOD возникает из-за контраста температур поверхности моря с востока на запад: более низкие, чем обычно, температуры в восточной части Индийского океана и более теплые на западе. Во время положительной фазы это приводит к значительным изменениям температуры, осадков и режима ветра в соседних регионах, при этом наводнения обычно происходят в Восточной Африке, а засуха – в Восточной Азии и Австралии. Эти условия меняются во время фазы отрицательного IOD.

Бенджамин Тайгер из Массачусетского технологического института и Совместной программы Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) в области океанографии/прикладных наук об океане и инженерии, США, и д-р Кэролайн Умменхофер, также из WHOI, моделировали моделирование с использованием ансамбля модели системы Земли Сообщества последнего тысячелетия (CESM). -LME) и входные данные некоторых крупнейших исторических извержений, включая Самалас (1258 г.), Куваэ (1452 г.), Тамбора (1815 г.), Уайнапутина (1600 г.) и Пинатубо (1991 г.).

Они определили, что сильные извержения вулканов в тропиках вызывают отрицательный IOD в год извержения, за которым следует положительная фаза в следующем году, и что этот эффект достаточно значителен, чтобы перевесить общую тенденцию похолодания, наблюдаемую в тропиках после извержения. Эти положительные и отрицательные аномалии IOD сохраняются в течение 7–8 лет после извержения, прежде чем сигнал вернется к состоянию, существовавшему до извержения.

На эту картину дополнительно влияет фаза другого параллельно происходящего климатического цикла, Междесятилетнего Тихоокеанского колебания (IPO), который длится 20–30 лет и происходит на большей территории, охватывающей оба полушария. Во время положительных фаз тропический Тихий океан теплее, а северные регионы холоднее, в отрицательных фазах — наоборот.

Исследователи обнаружили, что отрицательная фаза IPO приводит к более сильному отрицательному IOD, а также к положительному IPO/IOD, что делает температуру поверхности моря в тропической части Тихого океана во время IPO ключевым фактором, влияющим на силу первоначальной реакции IOD.

Между тем, колебания ЭНЮК (когда температура поверхности Тихого океана изменяется до 3°C и приводит к климатическим сдвигам) соответствуют потеплению Эль-Ниньо после крупных тропических извержений, особенно в бореальные зимние месяцы (декабрь-февраль) первого года после вулканического извержения — событие, после которого преобладали условия Ла-Нинья.

Это можно объяснить повышенным температурным градиентом между сушей и морем Африки и Индийским океаном, влияющим на западные пассаты, а также областью подъема более прохладной воды в восточной части Тихого океана. Тайгер и доктор Умменхофер также обнаружили, что реакция ЭНСО отставала от реакции положительного IOD на 2 месяца. Между тем, моделирование выявило отрицательный IOD, совпадающий с сильными условиями Ла-Нинья через 3–5 лет после извержения.

Еще одним фактором, влияющим на температуру поверхности моря и, следовательно, на реакцию климата, является глубина термоклина (резкого градиента температуры) в Индийском и Тихом океанах. Извержения, происходящие в условиях положительного IPO, имеют более мелкий термоклин в районе теплого бассейна Индо-Тихоокеанского региона и более глубокий термоклин в западной части Индийского океана и восточной части Тихого океана, и наоборот при отрицательном IPO.

В первом случае термоклин обмеливается в восточной части Индийского океана, что ослабляет градиент температуры поверхности моря и, следовательно, нейтрализует IOD после извержения. В то время как для последних условий термоклина градиент температуры поверхности моря усиливается, что создает предпосылки для более сильных негативных событий IPO в бассейне Индийского океана после извержения. Эти воздействия наиболее заметны в первый год после события и затем ослабляются.

Также важно отметить время извержения: извержение, происходящее бореальной весной (март-май), скорее всего, повлияет на реакцию IOD/ENSO в том же году, тогда как извержение, произошедшее позже, может иметь отсроченное или более нейтрализованное климатическое воздействие.

Помимо воздействия на климат, аэрозоли, высвобождаемые в результате извержений вулканов, влияют на глобальное радиационное воздействие, баланс между поступающей и исходящей солнечной радиацией. Это приводит к охлаждению атмосферы после извержения, которое может длиться месяцы или годы, поэтому воздействие на IOD/ENSO должно быть сильным, чтобы перевесить воздействие пониженных температур.

Эти результаты важны для регионов, склонных к извержениям вулканов, для проведения оценок риска и подготовки к возникающим экстремальным климатическим явлениям, что потенциально поможет смягчить некоторые воздействия на окружающую среду и местные сообщества.