Vulkanudbrud har stor betydning for verdens klima
Store vulkanudbrud sender kæmpe skyer af aske og syre op i atmosfæren, hvor skyerne spredes ud over kloden og skygger for Solen, så klimaet bliver koldere i årtier derefter. Det har klimaforskerne længe vidst, men ny forskning fra blandt andet Niels Bohr Institutet viser, at effekten af vulkanudbruddene er større end hidtil troet, og at det har haft stor betydning for historiske begivenheder gennem tusinder af år. Resultaterne er publiceret i det ansete videnskabelige magasin, Nature.
Ud fra den nye vulkanske rekonstruktion kan man se, at store vulkanudbrud på den nordlige halvkugle, såsom på Island og i Nordamerika, ofte forårsagede alvorlig sommerafkøling på de nordlige breddegrader, og at adskillige historiske begivenheder kunne relateres til vulkanske udbrud.
Forskerne kan aflæse temperaturen tilbage i tiden i de iskerner, der bores op af iskapperne på Grønland og Antarktis. Isen er dannet af sne, der falder år efter år og efterhånden presses sammen til is. Hvert årlag kan fortælle om temperaturen det år, da sneen faldt.
”Så isen er et arkiv over fortidens klima, men isen er også et arkiv over fortidens vulkanudbrud, for i de iskerner, der bores op af iskapperne, kan vi finde spor af vulkanudbrud tilbage i tiden som aske og syrelag, der er faldet ned fra atmosfæren sammen med nedbøren”, fortæller Dorthe Dahl-Jensen, professor og leder af Center for Is og Klima på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, der leder iskerneboringerne på Grønland.
De amerikanske fyrretræer kan leve i flere tusinde år, og de smalle og uregelmæssige årringe midt i billedet viser, at der var ekstrem kulde efter et voldsomt vulkanudbrud i år 44 f.Kr. – året, hvor Julius Cæsar døde. (Credit: Matthew Salzer).
Ligesom i iskapperne kan man aflæse temperaturen år for år i træernes årringe, der er tykkere eller tyndere alt efter, hvor varmt eller koldt, det var.
Efter store vulkanudbrud bliver klimaet koldere, da askeskyerne i atmosfæren skygger for Solen. De to tidsskalaer – fra henholdsvis iskernerne og træernes årringe, har dog været svære at få til at passe helt sammen. Hvornår skete vulkanudbruddene? Hvilken klimatisk påvirkning havde de? I et nyt tværfagligt samarbejde mellem forskningsinstitutioner i blandt andet USA og Københavns Universitet i Danmark, er det lykkedes at udrede de modstridende data.
Præcis tidsfæstning
Ved hjælp af en ny metode har det været muligt at tidsfæste de vulkanske udbrud meget præcist. Rekonstruktionen er baseret på data fra over 20 iskerner fra både Grønland og Antarktis, og undersøgelsen er derfor meget sikker. De mange nye data gør det muligt at tælle år i iskernerne, ligesom man kan tælle år i træringe. Tidligere gjorde man det manuelt, men på Niels Bohr Instituttet har forskerne udviklet en metode til at gøre det ved hjælp af en statistisk algoritme. Forskerne har kunnet rekonstruere den vulkanske aktivitet over de sidste 2.500 år.
Dorthe Dahl-Jensen, iskerneforsker og leder af NEEM-boreprojektet på Grønland, registrerer syreindholdet i iskernen ved at måle den elektriske ledningsevne henover iskernen. Målingen foregår i felten. (Credit: Kenji Kawamura).
”Med den ny-udviklede tidsskala kan vi se, at iskernerne tidligere har været dateret 5-10 år forkert gennem det første århundrede, og det har givet problemer, når man har forsøgt at sammenligne de vulkanske udbrud med deres klimatiske påvirkning set fra træringenes klima-arkiv”, siger Mai Winstrup, ph.d. fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet og nu ansat ved University of Washington i Seattle.
Kulde og hungersnød
Den nye tidsskala betyder, at adskillige historiske begivenheder kan blive relateret til vulkanske udbrud, som har givet vedvarende afkøling, der har betydet dårlig høst og deraf følgende hungersnød. Store vulkanudbrud kan også have forårsaget sygdoms-epidemier og generel tilbagegang i landbrugssamfund.
Vulkansk askepartikel fra NEEM-iskerneboringen. Askepartiklen lå i en dybde af 327 meter, hvilket svarer til 536 år e.Kr. Analyse af askepartiklen viser, at den stammer fra en af bjergkæderne langs Nordamerikas vestkyst. (Credit: Gill Plunkett).
Francis Ludlow, historiker fra Yale Climate and Energy Institute, undersøgte skrevne beretninger fra historisk tid for spor, der kunne tyde på vulkansk aktivitet. Ludlow oversatte og fortolkede skrevne dokumenter fra Kina, Babylon (Irak) og Europa, som fortalte om usædvanlige atmosfæriske observationer, såsom perioder med mindre solskin, farveændringer af Solen, og dybrøde solnedgange, som kan skyldes en øget mængde vulkansk aske i atmosfæren.
Ved at sammenligne iskernedata med de historiske dokumenter fandt forskerne ud af, at vulkansk aktivitet var årsag til en af de mest alvorlige historiske klimakriser, hvis årsag hidtil har været meget omdiskuteret. Fra marts 536 e.Kr. blev der observeret en 18 måneders vedvarende ’mystisk sky’ over hele middelhavsområdet. Det har været en askesky fra et stort vulkansk udbrud på de nordlige breddegrader, og askeskyen har medført generelt koldere temperaturer.
Ler-tavlen er en babylonsk (irakisk) astronomisk dagbog, som blandt andet omtaler observationen af Halleys komet i 164 f.Kr. og observationer af hændelser med dunkel atmosfære, som for eksempel var forårsaget af vulkanudbrud i 254 f.Kr. (Credit: British Museum).
Michael Sigl, Desert Research Institute, Reno fortæller, at denne afkøling blev yderligere forværret, da en anden vulkan et sted i troperne kom i udbrud 4 år senere. Kombinationen af de to vulkanudbrud betød, at der igennem næsten 15 år var usædvanligt kolde somre på hele den nordlige halvkugle, og det har haft store konsekvenser for afgrøder og deraf følgende hungersnød i store områder. Disse vulkanudbrud kan have været medvirkende årsag til den Justinianske pest, som spredte sig gennem det østlige Romerrige i årene 541 til 542 e. Kr., og som reducerede befolkningerne i middelhavsområdet og mellemøsten drastisk.
Klimavariationer i større tidsperspektiv Den nye rekonstruktion af historisk vulkansk aktivitet vil hjælpe til at se de nuværende klimavariationer i et større tidsperspektiv og til at identificere sammenhængen mellem disse klimavariationer og civilisationers op- og nedture.
”Vi håber også, at den nye rekonstruktion af vulkansk aktivitet og dens betydning for klimaet fremover vil kunne føre til forbedrede klimamodeller, der bedre kan tage højde for den vulkanske indvirkning på klimaet”, siger Dorthe Dahl-Jensen.
Dorthe Dahl-Jensen, professor, Center for Is og Klima, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 353-20556, ddj@nbi.ku.dk