Vulkaner

En vulkan är en öppning i jordskorpan, där het magma tränger upp från jordens inre och stelnar till lava då den når en kallare temperatur i luft eller vatten. Magman kan tränga upp från manteln genom berggrunden eftersom den har en större volym och lägre densitet än det fasta berget.

Innan magman når ytan samlas den i stora magmakammare där den förblir tills sprickor och hålrum i berget gör att den kan fortsätta att stiga uppåt. När magman når markytan eller havsbotten har vi ett vulkanutbrott och magman övergår till att kallas lava.

Kiseloxid (SiO²)

Vulkaner kan delas upp i två olika kategorier. De som har explosiva förlopp och de som bara rinner ut över omgivningen. Vilken typ av vulkan som bildas beror bland annat på halten kiseldioxid (SiO²), vilket påverkar hur lös magman är samt mängden gas. Om magman är trögflytande innehåller den mer än 65 % kiseldioxid.

Magmans konsistens gör att gasen inte försvinner på ett lätt sätt och trycket ökar nere i kammaren. Det kan leda till ett explosivt förlopp där berget rämnar och lava kastas långt upp i luften. Lättflytande magma innehåller mindre än 52 % kiseldioxid.

Manua Loa

Utbrottet på Manua Lua började 2022-11-29

Från och med morgonen 2022-11-29 har lava från vulkanen Mauna Loa-utbrottet på Hawaiis Big Island bekräftats ha korsat tillfartsvägen till NOAA:s Mauna Loa-observatorium och förstört kraftledningar till platsen. Dessa omständigheter har resulterat i en paus i datainsamlingen vid observatoriet.

Mauna Loa är en aktiv sköldvulkan på ön Hawaii i ögruppen Hawaii. Den är jordens största vulkan och även jordens största berg, med en volym på totalt 75 000 km³, och höjd på totalt 4 170 meter över havet.

Vid utbrottet 1984, producerade Manua Loa över 100 000 ton CO2 per år (motsvarande en stad med 40 000 människor). Den har minskat sedan dess till cirka 1 000 ton per år vilket varit den vanliga nivån sedan 1958.

Tonga

Pinatubo 1991

Vulkanutbrottet utanför Tonga i början av 2022 sköt materia 57 kilometer upp i luften. Tryckvågen kunde kännas över hela jorden. Nya analyser visar nu att aska från utbrottet nådde en höjd av 57 kilometer, långt förbi stratosfären och in i mesosfären och högre än någon vulkanisk plym som tidigare registrerats. Utbrottet påverkade hela atmosfären. Varenda partikel i atmosfären förflyttades.

Det kan som bäst liknas med ett utbrott från 1883 på Krakatau. Utkastat material högt upp i atmosfären kylde då ner jorden med upp till 0,5 grader i tre år. Under året efter utbrottet föll genomsnitts­temperaturerna i världen med upp till 1,2 °C. Vädermönster fortsatte att vara kaotiska i åratal, och temperaturer återgick inte till det normala förrän 1888. Utbrottet införde ovanligt stora mängder svaveldioxidgas (SO2) i stratosfären; dessa färdades senare med höga vindar utöver jorden. Detta ledde till en global ökning av svavelsyrlighet i cirrusmoln på hög höjd, som i sin tur ökade molnens reflektivitet (albedo). Följden blev att instrålande solljus reflekterades bort i högre grad än vanligt, och hela jorden kyldes ner tills svavlet föll till marken i form av surt regn.

Mätningarna från den senaste utbrottet tyder på att utbrottet av Mount Pinatubo 1991, kan ha underskattats på grund av brist på observationsdata.

Utbrott 535 - 536

Klimatavvikelsen 535-536 är en av de allvarligaste episoderna med långvarig nedkylning av det norra halvklotet de senaste 2000 åren. Dess orsak var troligen ett stort vulkanutbrott i tropikerna som spred ut ett omfattande stofttäcke i atmosfären. Verkningarna var omfattande med betydligt kallare väder, sviktande odlingar och världsomspännande svält hos befolkningen.

Ny forskning pekar på att det rör sig om två vulkanutbrott, varav det första ägde rum på Island och det andra i Nordamerika. Genom att borra i glaciäris har man kunnat studera mängden föroreningar av bland annat bly, svavel och vismut med en exakthet på mindre än ett års avvikelse.

Den vulkaniska vintern 536 var den allvarligaste och mest långvariga episoden av klimatkylning på norra halvklotet under de senaste 2 000 åren. Den vulkaniska vintern orsakades av ett utbrott, med flera möjliga platser föreslagna på olika kontinenter. De flesta samtida berättelser om den vulkaniska vintern är från författare i Konstantinopel, huvudstaden i det östra romerska riket, även om effekterna av de svalare temperaturerna sträckte sig utanför Europa.

Moderna studier har fastställt att i början av 536 evt (eller möjligen sent 535) kastade ett utbrott ut massiva mängder sulfataerosoler i atmosfären, vilket minskade solstrålningen som nådde jordens yta och kylde atmosfären i flera år. I mars 536 började Konstantinopel uppleva mörkare himmel och svalare temperaturer.

Sommartemperaturerna under 536 sjönk med så mycket som 2,5 grader Celsius under det normala i Europa. Den kvardröjande effekten av vintern 536 förstärktes 539-540 när ytterligare ett vulkanutbrott fick sommartemperaturerna att sjunka så mycket som 2,7 grader Celsius under det normala i Europa. Det finns bevis för ytterligare ett vulkanutbrott år 547 som skulle ha förlängt den svalare perioden. Vulkanutbrotten, åtföljda av den justinianska pesten, som började 541, orsakade förstörda grödor, hungersnöd och miljontals dödsfall och var början på en kallare del av senantiken, som varade från 536 till 660.

Medeltidsforskaren Michael McCormick har skrivit att 536 var det värsta året i historien att leva. "Det var början på en av de värsta perioderna att leva, om inte det värsta året."

I filmen "Why 536 AD Was The Worst Year To Be Alive | Catastrophe | Chronicle" hävdas att det var vulkanen Krakatua i Indonesien som exploderade. Det är inte en etablerad hypotes.

27 utbrott sedan 1600

NOAA har en tabell över 27 vulkanutbrott sedan år 1600.

IPCC AR6

Citat från IPCC AR6:

"Den föregående IPCC-rapporten AR5 drog slutsatsen att de strålnings­effekter av vulkaniska aerosoler, på tidsskalor mellan år, är en dominerande naturlig drivkraft för klimatförändringar, med de största effekterna som inträffar inom de första 2-5 åren efter ett starkt utbrott.

Rekonstruktioner av strålningskraft från vulkaniska aerosoler som användes i simuleringarna av Paleoclimate Modeling Intercomparison Project Phase III (PMIP3) och i AR5 innehöll kortlivade störningar av olika storleksordningar, med händelser av större magnitud än -1 W m^-2 (årsmedelvärde) inträffar i genomsnitt vart 35-40:e år, även om ingen tillhörande bedömning av förtroende gjordes.

Detta avsnitt fokuserar på framsteg i rekonstruktioner av stratosfäriska aerosolers optiska djup (SAOD), medan kapitel 7 fokuserar på den effektiva strålkraften av vulkaniska aerosoler, och kapitel 5 bedömer vulkaniska utsläpp av CO2 och CH4; troposfäriska aerosoler diskuteras i avsnitt 2.2.6. Cross-Chapter Box 4.1 genomför en integrerande bedömning av vulkaniska effekter inklusive potential för 2000-talets effekter.

Framsteg i analys av sulfatposter från Grönlands istäcke (GrIS) och AIS har resulterat i förbättrad datering och fullständighet av SAOD-rekonstruktioner under de senaste 2,5 kyr (Sigl et al., 2015), en mer osäker förlängning tillbaka till 10 ka (Kobashi) et al., 2017; Toohey och Sigl, 2017), och en bättre differentiering av sulfater som når höga breddgrader via stratosfäriska (starka utbrott) kontra troposfäriska vägar (Burke et al., 2019; Gautier et al., 2019).

Den vulkaniska rekonstruktionen av PMIP4 förlänger perioden som analyserades i AR5 med 1 kyr (Jungclaus et al., 2017; figur 2.2c) och innehåller flera starka händelser som tidigare var feldaterade, underskattade eller inte upptäckts, särskilt före omkring 1500 CE. Perioden mellan successiva stora vulkanutbrott (Negativ ERF större än -1 W m-2), sträcker sig från 3-130 år, med ett genomsnitt på 43 ± 7,5 år mellan sådana utbrott under de senaste 2,5 kyr (data från Toohey & Sigl, 2017).

Det senaste sådana utbrottet var det av Pinatubo 1991. Århundraden långa perioder som saknar så stora utbrott inträffade en gång vart 400:e år i genomsnitt. Systematiska osäkerheter relaterade till skalningen av sulfatförekomsten i glaciäris till strålningskraft har uppskattats till cirka 60 % (Hegerl et al., 2006).

Osäkerheten i tidpunkten för utbrott i proxyposten är ± 2 år (95 % konfidensintervall) tillbaka till 1,5 ka och ± 4 år innan (Toohey och Sigl, 2017)."

Vulkaner under vatten

Två tredjedelar av all vulkanisk aktivitet sker i djuphavet. Utbrotten sker tyst och upptäckts inte. Det exakta antalet aktiva undervattensvulkaner är därför inte känt, men uppskattningar sträcker sig från hundratals till tusentals.

Vulkaner bildas när smält sten produceras i det andra lagret av jordens inre - den mestadels solida övre manteln - och tar sig igenom jordskorpan. De flesta bildas längs åsar i mitten av havet, där två tektoniska plattor dras isär,

Kollisionen av två plattor kan också orsaka en vulkan. Om båda tektoniska plattorna är under havet, kommer vulkanen att utvecklas under vattnet. Med tiden kan de växa till vulkaniska öar.

Vulkanisk aktivitet inom en enda tektonisk platta kan också resultera i bildandet av en vulkan. Detta kan hända när det finns en hotspot under en oceanisk platta, vilket skapar en kedja av vulkaniska öar som Hawaii.

Om utbrottet sker på mycket stora djup under vattnet, så fungerar vikten av det överliggande vattnet som ett trycklock.

Om smält sten når havsvatten mer än två kilometer under ytan svalnar mycket snabbt. Vattnet blir väldigt varmt, men det förvandlas inte till ånga. Men om vattnet är tillräckligt grunt börjar magman värma vattnet, som sedan omvandlas till ånga. Detta skapar en stor volymförändring. Sådana ångexplosioner är verkligen destruktiva.

Undervattensvulkaner svåra att studera. Endast ett fåtal aktiva platser har studerats i detalj på grund av deras inneboende otillgänglighet.

Forskare som arbetar på land kan lära sig om en vulkans historia genom att besöka vulkanplatsen och samla in data. Detta kan göras med hjälp av klippsekvenser eller att gräva hål och samla material.

För undervattensvulkaner måste forskare vanligtvis lita på marina undersökningar och kartläggningsteknik som ekolod.

Fumaroler

Fumarol är en öppning i jordens skorpa. Fumaroler finns i områden med aktiva vulkaner, både när de snart ska ha utbrott och mellan utbrotten. Det kan också finnas fumaroler långt efter att en vulkan upphört med sin aktivitet.

Fumaroler kan indelas i olika typer. Dessa typer karakteriseras av sin kemiska sammansättning och temperatur.

• Torra fumaroler släpper främst ut vattenånga, koldioxid, saltsyra och svavelföreningar med mycket hög temperatur.
• Sura fumaroler har utsläpp av främst vattenånga, saltsyra och svaveldioxid. Temperaturen är mellan 300 och 400 grader.
• Alkaliska fumaroler har lägre temperatur, mellan 100 och 200 grader. De släpper ut ammoniumklorid och svavelväte.
• Mofetter är mindre heta och avger enbart koldioxid.
• Solfatarer avger huvudsakligen svavelväte. När svavelvätet strömmar ut oxideras det av syret i luften och stora mängder av svavel kan då produceras.

Nyligen genomförda extrapoleringsförsök tyder på att ihållande avgasning genom aktiva kraterfumaroler och plymer släpper ut ca 53-88 Tg CO₂/år, varav ungefär hälften släpps ut från de 125 mest aktivt avgasande undervattensvulkanerna (36,4 ± 2,4 Tg CO₂/år).

Men enligt en annan källa är den exakta mängden CO2-utgasning från undervattensvulkaner är inte välkänd, men vissa uppskattningar tyder på att det är mellan 280-360 miljoner ton per år3. Detta är mycket mindre än mänskliga aktiviteter, som släpper ut cirka 36 miljarder ton CO2 per år2.

Skillnaden är stor mellan källorna.

Källor

• Vulkan, Wikipedia
• IPCC AR6 WG2 2.2.2 Volcanic Aerosol Forcing
• How does an underwater volcano form?
• Interaktiv karta av aktiva vulkaner och senaste jordbävningar i världen
• Year Without a Summer, Wikipedia
• Fimbulvinter, WIkipedia
• How many active volcanoes are there on Earth? USGS
• The Mystery Of 536 AD: The Worst Climate Disaster In History | Catastrophe | Timeline, Youtube (2018)
• Vulkanutbrott kyler klimatet, Naturvårdsverket
• Vulkanism, Distansgymnasium, Finland
• Submarine volcano, Wikipedia
• Vulkan ubåt, Meteorologiaenred (2023-01-26)
• Scientists quantify global volcanic CO2 venting; estimate total carbon on Earth
  by Deep Carbon Observatory, Phys.org (2019-10-01)