Maa on umbes viimased 12 000 aastat olnud holotseeni ajastus, mis on külmaperioodi järgnev soojem periood. Selle ajastu vältel esines aga umbes 22 järsult esinenud külmaperioodi, mis kestsid mitmeid sajandeid ja viisid liustike laienemiseni.
"Sellele nähtusele ei olnud siiani veenvat selgitust. Midagi tundus alati puudu olevat," ütleb SNF-i rahastatud Alice Paine Baseli Ülikoolist. Kahtlustati muuhulgas lõunasse triivivate jäämägede mõju, päikeseaktiivsuse kõikumisi või muutusi hoovustes.
Postdoktorant uuris koos rahvusvahelise tiimiga lähemalt ühte teist ideed: vulkaanide aktiivsust. Nende ajakirjas Nature Communications avaldatud uuring tõestab, et pursked olid väga tõenäoliselt pikaajaliste külmaperioodide vallandajad. Uurijad pakuvad ka veenva selgituse mehhanismi kohta selle taga.
Samaaegsed vulkaanipursked ja liustike kasv
Tiim kogus erinevatest allikatest kogu teabe holotseeni võimsate vulkaanipursete kohta. Neid oli kokku 51, paljud neist Vaikse ookeani lääneosas mööda nn Vaikse ookeani tulevööndit. Selles piirkonnas asuvad paljud aktiivsed vulkaanid, kuna seal kohtuvad maakoore plaadid ja liiguvad üksteise peale, mis võib põhjustada võimsaid, plahvatuslikke purseid.
Vulkaanide toimumise aegu suudeti määrata arktiliste ja antarktika jääpuuride abil ning orgaaniliste materjalide dateerimise kaudu, mis on tuhaladestustes kinni olnud, erakordselt täpselt. Uuendatud vulkaankivimite dateerimine andis täiendavat teavet.
Uurijad võrdlesid neid andmeid holotseeni pikkade külmaperioodide tekkega. Nende faaside dateerimine toimus peamiselt teabe alusel liustike maksimaalse ulatuse kohta. See toimus moreenide analüüsi kaudu, kivimaterjali, mida jääkeeled edasi lükkavad.
Tulemus: üle kaheksakümne protsendi liustike laienemised leidsid aset samal ajal vähemalt ühe vulkaanipurskega. "Kombineerides meie statistilise analüüsi tulemusi olemasolevate paleoklimaatiliste rekonstruktsioonidega, oleme väga kindlad, et see pole juhus. Lisaks seob analüüs ka kõik senised teadmised mehhanismidest ühe katuse alla," sõnalt ütleb Paine.
Temperatuuritingimused satuvad tasakaalust välja
Nende uuringute kohaselt viib vulkaanipurse Maa energiabilansi mõnikord nii segadusse, et kliima muutub globaalselt: purske käigus lennutatakse atmosfääri väävliosakesi, mis peegeldavad saabuva päikesevalguse tagasi. Selle tulemusel jahtub põhjapoolkera Maa pind.
Arktika merejää laieneb, mistõttu ookean annab vähem soojust atmosfääri. See muudab hoovuste kulgemise. Vihmarikas madalrõhkkond ümber ekvaatori nihkub lõunasse - ja külm piirkond suureneb.
"Suurendavad vastasmõjud, see toimib lumepalli põhimõttel," nii ütleb Paine. Lõpuks muutub kliima nii külmaks, et liustikud hakkavad kasvama, eriti kõrgemates piirkondades nagu Šveitsis.
Selleks, et see juhtuks, tuleb aga mõned kõrvaltingimused täita. Kui vulkaanipurse on näiteks liiga nõrk, ei jõua väävliosakesed ülemisse atmosfääri. Kui see on aga liiga tugev, võib tolmuseapilari kokku vajuda oma kaalu all, nii et suhteliselt vähe väävlit jõuab kõrgemasse atmosfääri.
Paine rõhutab, et seda nähtust ei tasu segi ajada sellega, mis juhtus 1816. aastal "suvelaeta aastal". Siis põhjustas tänapäeva Indoneesias asuva Tambora vulkaani pursetemperatuuri mitmekraadise languse, mis põhjustas ülemaailmselt ikaldusi ja näljahädasid. Efekt kestis aga ainult üheaastase ajavahemiku, kuni tolm kasutus atmosfäärist kadus.
Pikaajalisemad külmaperioodid on aga teistsugused. "Väävliosakesed panevad lumepalli lihtsalt veerema. Kuid nende mõju Maa süsteemile kestab aastakümneid või isegi sajandeid, ammu pärast seda, kui osakesed on atmosfäärist välja loputatud."
Prognoosid on keerulised
Suures küsimuses on, kas selline vulkaanidest põhjustatud külmaperiood võib tekkida ka lähitulevikus. "Meie uuritud sündmuste ajal oli kliima nii- öelda loomulikus olekus," märgib teadlane. Praegu asub see aga inimtegevuse mõju tõttu ennenägematus olukorras.
Mõned teadlased usuvad, et seetõttu võib kliima vulkaanipursete sarnaste sündmuste korral palju kergemini langeda. Teised on vastu, et tänapäeval ei ole vulkaanipurse midagi muud kui veetilk kuumal kivil - arvestades atmosfääris toimuvate massiivsete muudatustega. "Mida rohkem meie kliima muutub, seda keerulisemaks muutuvad protsessid," ütleb Paine. "Siin on veel tohutu teadmiste puudujääk täita."
Pressikontakt:
Alice R. Paine
Keskkonnateaduste osakond
Baseli Ülikool
Bernoullistrasse 32
4056 Basel
Tel.: +41 61 207 2880
E-Mail: alice.paine@unibas.ch