Вулканы могли изменить характер выпадения осадков на протяжении столетий

Фото из открытых источников

Новое исследование показало, что извержения вулканов неоднократно приводили к тому, что летние дожди в Азии приобретали тот же трехэтапный характер, что и длительные колебания климата. Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Эта взаимосвязь переосмысливает многовековую историю наводнений и засух в Азии как историю, сформированную не только внутренними климатическими ритмами, но и небесными явлениями.

За 550 лет наблюдений в Азии летние дожди неизменно возвращались к повторяющемуся чередованию влажных и засушливых периодов в регионе.

В ходе моделирования, направленного на отслеживание этой закономерности в более поздние периоды времени, Вэньминь Ман из Института атмосферной физики Китайской академии наук обнаружил, что подобная структура снова начинает формироваться.

Южная Азия и северная часть Восточной Азии часто двигались синхронно, в то время как Юго-Восточная Азия колебалась в противоположную сторону, что свидетельствует о сохранении этой закономерности на протяжении гораздо более длительного периода, чем несколько отдельных десятилетий.

Поскольку эти муссонные дожди обеспечивают существование миллиардов людей, повторяющаяся закономерность потребовала более внимательного изучения причин, которые приводят к их повторению. В большинстве случаев эта закономерность обусловлена медленными изменениями климата, а не внешними потрясениями.

В центре этого процесса находилась междекадная тихоокеанская осцилляция — колебание Тихого океана, которое разворачивается на протяжении десятилетий и перенаправляет тепло и влагу. Когда океаническая картина менялась, Южная Азия и северная часть Восточной Азии, как правило, снова становились похожими друг на друга.

Вулканы имели значение, потому что они могли подталкивать климат к такому положению вещей, даже когда сам океанический цикл был спокоен. После крупных извержений осадки перестроились в привычный порядок, а не изменили свою картину.

Вулканические аэрозоли, мельчайшие частицы, выбрасываемые высоко в атмосферу, уменьшают количество солнечного света и охлаждают поверхность настолько, что это влияет на температуру океана. Эти изменения температуры настолько точно соответствовали естественной десятилетней закономерности, что карты, полученные с учетом и без учета внешних факторов, практически совпадали. 

Результат не отменил роль океанического цикла, но показал, что извержения могут усиливать или имитировать его.

Современные измерения слишком кратковременны, чтобы отделить редкие вулканические извержения от климатических изменений, которые и так меняются на протяжении десятилетий.

В одной из более ранних реконструкций годичные кольца деревьев и исторические записи были объединены с картами осадков в Азии, датируемыми 1470 годом. Благодаря обширному архиву моделей, авторы исследования получили данные об истории изменения климата, начиная с 850 года.

Только благодаря более широкому обзору вулканический след стал виден, поскольку тот же самый характер выпадения осадков повторялся задолго до современного потепления. В долгосрочных реконструкциях наиболее четко выделялся один широко распространенный признак засухи, за которым следовала трехэтапная картина выпадения осадков. Результаты моделирования показали, что внутренне обусловленная версия этой модели имела гораздо больший вес, чем та, которая была связана с внешними силами.

Тем не менее, вулканическая активность в значительной степени повторяла ту же закономерность, обусловленную океаническими процессами, а не создавала нечто совершенно иное. Это совпадение показало, как извержения могут усиливать существующий климатический ритм, а не изменять его полностью.

Естественные колебания температуры в Тихом океане, как правило, приводили к сбалансированному потеплению и охлаждению океана вдоль экватора. Вулканическое воздействие нарушило это равновесие, поскольку в одном полушарии произошло более сильное похолодание, что сместило тропические осадки на юг.

Это неравномерное похолодание изменило направление ветров и температуру поверхности моря — той самой «поверхности» океана, которая регулирует испарение и штормы. Поскольку вулканическая версия имела этот дополнительный наклон, исследователи смогли отделить внутреннюю изменчивость, движение климата, генерируемое внутри самой Земли, от внешних потрясений.

Вдоль юго-восточного Тибетского плато, высокогорных районов юго-западного Китая и Гималаев, осадки часто перемещались в противоположную сторону от Южной Азии. Тихоокеанское потепление изменило восходящие потоки воздуха над тропиками, что ослабило южноазиатский муссон и перенаправило влагу на восток.

Дальше на восток новые ветровые режимы способствовали увеличению количества осадков в южном Китае, в то время как в северном Китае наблюдалась тенденция к засухе. Эта цепочка помогает объяснить, почему один и тот же климатический фактор может вызвать наводнения в одном месте и засуху в соседнем.

Основные пики в вызванном сигнале совпали с пиками в Тамборе (Индонезия) в 1815 году, в Куваэ (Вануату) в 1452 году и в Самаласе (Индонезия) в 1257 году. Мощный взрыв в Чанбайшане, на территории современного северо-восточного Китая, также выделялся, даже не имея глобальных последствий.

Эти данные показали, что извержения на значительном расстоянии могут изменять количество осадков в Азии, даже если вулкан находится за пределами зоны муссонов.

Сезонные колебания в отдельных регионах по-прежнему были незначительными, но реакция в континентальном масштабе проявлялась достаточно часто, чтобы оставить статистический след.

Интерес к впрыскиванию аэрозолей в стратосферу — плану по выпуску отражающих частиц высоко над погодными условиями — сделал эту историю трудноопровержимой.

«Если мы рассматриваем введение стратосферных аэрозолей в качестве потенциального инструмента, нам необходимо точно понимать, как такие вмешательства могут повлиять на региональные закономерности выпадения осадков. Вулканическое воздействие может «проецироваться» на внутренний режим изменчивости, который естественным образом определяет эти закономерности выпадения осадков», — сказал Ман.

Данные свидетельствуют о том, что похолодание планеты в среднем может изменить распределение осадков, время высыхания полей и места пополнения водохранилищ.

На основе данных, собранных за столетия, выявилась не история противостояния вулканов и естественного климатического ритма, а история действия вулканов в соответствии с этим ритмом.

Это позволило использовать прошлый опыт для планирования на будущее, а также предупредило о том, что любая схема охлаждения с использованием аэрозолей может привести к неравномерному изменению карт выпадения осадков по всей Азии.