En vulkansk vinter er et fall i temperaturen som forårsakes av vulkansk aske og svovelsyredråper , på grunn av en sterk vulkanutbrudd , til stede i atmosfæren, og gjenspeiler solens stråler . Vi snakker også om vulkansk forcering , et uttrykk konstruert av den engelske " vulcanic forcing " .
Et vulkanutbrudd kan ha mange effekter på atmosfæren og været. Det er her nødvendig å skille de troposfæriske effektene generelt begrenset geografisk og temporalt, av de stratosfæriske effektene som kan berøre den jordiske kloden og vare i flere måneder, bare disse siste effektene kan forårsake en "vulkansk vinter". Materialene, gass og støv, som blir kastet ut i stor høyde av de kraftigste utbruddene, fordeles ganske raskt over et stort overflateareal på grunn av luftstrømmer. Noen av de vulkanske gassene reagerer deretter med luften og danner aerosoler som forstyrrer overføring av solstråling. Dette er spesielt tilfelle med svoveldioksid som danner dråper svovelsyre ved å reagere med vann i atmosfæren. Opasiteten til den øvre atmosfæren økes: mindre solstråling når bakken. I tilfelle de viktigste utbruddene kan klimaet dermed avkjøles over store områder. Imidlertid er denne avkjølingen ikke den eneste effekten av aerosolene: Hvis temperaturen faller i lav høyde i stratosfæren, utløser aerosolene tvert imot, ved drivhuseffekten, en temperaturøkning. Vulkaniske aerosoler har derfor en dynamisk effekt på klimaet og virker ikke bare ved å kjøle nedre atmosfære, men også ved å forstyrre strømmen i den øvre atmosfæren. Disse effektene er imidlertid begrenset i tid fordi aerosolene faller ut om noen få måneder. De kraftigste utbruddene kan imidlertid forårsake tilstedeværelse av aerosoler i ett til tre år. Et vulkanutbrudd virker derfor på klimaet avhengig av voldens utbrudd, utkastets sammensetning, men også posisjonen til vulkanen. En vulkan som ligger i ekvatorialsonen sprer aerosolene bredere og raskere i atmosfæren og har derfor en samlet effekt på atmosfæren lettere. Til slutt avhenger effekten av utbruddet også av utbruddstiden i året, samt av tilstanden til klimasystemet på tidspunktet for utbruddet (for eksempel styrken til ENSO ).
For de antatt viktigste vulkanske vintrene, slik som Toba (se nedenfor ), har vi vært i stand til å se årsakene til det såkalte fenomenet "flaskehals" (det vil si en plutselig nedgang i populasjonen av arter etterfulgt av umiddelbart etter en periode med stor genetisk avvik blant de overlevende). I følge antropolog Stanley Ambrose reduserer slike hendelser betydningen av populasjoner på nivåer som er lave nok til at endringer kan oppstå raskere i små populasjoner av individer (ved fenomenet genetisk drift ) og produserer en rask "populasjonsdifferensiering".
Det har vært mulig å anta et betydelig vulkansk vinterfenomen etter superutbruddet ( supervulkanen ) i Tobasjøen på øya Sumatra , en indonesisk øy som ligger på ekvator , for rundt 74 000 år siden. Effekten av utbruddet, spesielt på klimaet, ble diskutert, med forslag som spenner fra lav til høy innvirkning. Blant de mulige konsekvensene kan vi fremme en sannsynlig avskoging i Sørøst-Asia og kjøling av hav på 3 til 3,5 ° C . Den utbruddet ble også presentert som akselererer en allerede begynt glasial trend, forårsaker en kollaps av de humane og dyrebestander . Denne muligheten, kombinert med det faktum at de fleste menneskelige differensieringene skjedde i samme periode, ble sett på som et sannsynlig tilfelle av en befolkningsflaskehals knyttet til vulkanske vintre. Nylige paleoklimatiske studier utført i sedimentene ved Lake Malawi ugyldiggjør imidlertid denne katastrofale teorien og viser at klimaet i Øst-Afrika ikke var betydelig og varig påvirket av utbruddet. På samme måte antyder bevisene fra iskjerner og nylige simuleringer heller fraværet av en langsiktig effekt på klimaet: avkjøling mer enn et århundre etter utbruddet er umulig, og antar at en avkjøling på flere tiår krever å vurdere inngrep fra tilbakemeldinger som er dårlig forstått og hypotetisk. Kontroversen er imidlertid svært langt fra å bli avgjort, særlig på grunn av vanskeligheter med å presisere datoen for katastrofen og de fossile restene eller verktøyene som er oppdaget, selv om studien av pollen tydelig viser en endring i floraen, synonymt med klimaendringer. Og / eller menneskelig yrke.
For 36 000 år siden produserte en intens eksplosiv episode mellom 80 og 150 km 3 av vulkansk materiale med trakytisk sammensetning (Campanian "grå tuff", faktisk en ignimbrite ). Kalderaen ble dannet som et resultat av denne hendelsen, noe som kan ha bidratt til utryddelsen av neandertalerne . Faktisk, som det fremgår av mange askeforekomster, stupte denne eksplosjonen i vulkansk vinter i hele Øst-Europa og Sørvest-Asia, nemlig det meste av deres habitat.
Effektene av nylige vulkanske vintre er mer beskjedne, men de er likevel betydelige. Men de er vanskelige å kvantifisere for de gamle utbrudd og tidligere saker i XVIII th århundre er fortsatt uklart.
Identifikasjonen av disse vulkanske vintrene er basert på konfrontasjon av historiske, geologiske og paleoklimatiske kilder. Sistnevnte består fremfor alt av iskjerner . Disse, tatt fra polarhettene (Grønland eller Antarktis), presenterer en årlig stratigrafi som gjør det mulig å spore klimatiske og meteorologiske hendelser. Man kan finne sulfidforekomster som skyldes nedfall av vulkanske gasser . Disse gassene kan identifiseres ved å analysere den elektriske motstanden til isen - som er surere her - eller ved mer presise kjemiske analyser. For de eldste utbruddene er det bare konfrontasjonen med flere kjerner som gjør det mulig å kvantifisere med tilstrekkelig presisjon omfanget av avsetningene og derfor klimaforstyrrelsen. Det kan deretter søkes i andre typer kilder, spesielt ved dendrokronologiske analyser . Den geologiske analysen av vulkanen som er ansvarlig for forstyrrelsen, når den er kjent, kan gjøre det mulig å spesifisere volden ved eksplosjonen ( VEI ) og spesielt å relatere den geografiske plasseringen til mengden av sulfidavleiringen målt ved polene. Historiske kilder vil sannsynligvis gi mange elementer: indikasjon på meteorologiske forstyrrelser notert av samtiden (hard vinter, regnfull sommer osv.), Indikasjon på fenomener som er typiske for slike utbrudd (spesielt glødende solnedgang, fenomen med tørr tåke), de kan endelig kaste lys om de indirekte konsekvensene av disse forstyrrelsene, matmangel, hungersnød, epidemier og påfølgende sosiale spenninger.
Den samlede klimapåvirkningen av utbruddet av Santorini på det tidspunktet minoisk ble diskutert, samt dens innvirkning på samfunn i bronsealderen . Mens utbruddet ofte har vært knyttet til mange myter ( Atlantis , den bibelske utvandringen ), er det vanskelig å finne entydige kilder, spesielt siden dateringen av utbruddet er kontroversiell. I følge DM Pyle bør hypotesene som er fremmet settes i perspektiv, og denne effekten skal ikke overdrives. En bemerkelsesverdig klimaforstyrrelse er imidlertid registrert i de dendrokronologiske dataene for året 1628 før vår tid, forstyrrelse som kan tilsvare utbruddet. Vi har også visst siden 2002 at utbruddet var kraftigere enn det vi tidligere trodde. Konsekvensene av det på gamle samfunn er fortsatt spekulasjonsdomenet.
En rekke tilfeller av vulkansk tvang er bevist i romertiden. Fra dette synspunktet viser imidlertid denne perioden ganske lav aktivitet. På grunnlag av iskjerner ble episoder spesielt plassert rundt -53 , i -44 , i årene 150 og 160 så vel som i det tredje århundre. Gyldigheten av kronologien til disse kreftene utviklet fra iskjernene har blitt bestridt av dendrokronologen Mike Baillie for hvem datoene som tilskrives hendelsene i kjernene burde ha falt med noen få år.
Etna i -44En av de eldste beskrivelsene av en vulkansk vinter finnes i Lives of Plutarch :
“Det var også nedtoningen av sollyset: hele året forble skiven hans blek; den hadde ingen utstråling når den reiste seg og produserte bare en svak og svak varme, luften forble mørk og tung fordi varmen som gikk gjennom den var for svak, og de halvmodne fruktene bortskjemte og råtnet før de nådde sikt, på grunn av atmosfærens friskhet. "
- Plutarch, Cæsars liv
Den relaterer konsekvensene av et utbrudd av Etna i -44 . De atmosfæriske konsekvensene av utbruddet var også synlige i Kina. Utbruddet, bevist av iskjerner, var samtidig med Julius Cæsars død . Som sådan markerte den, med passering av en komet, samtidens fantasi. Det er lite kjent om de klimatiske konsekvensene av dette utbruddet, og deres innvirkning på gamle samfunn.
Lake Taupo rundt 200I følge geologen Wolfgang Vetters og arkeologen Heinrich Zabehlicky forårsaket utbruddet av den newzealandske vulkanen Taupo rundt 200 en klimaforstyrrelse hvis konsekvenser ble kjent på det romerske imperiet. Utbruddet av denne vulkanen dateres ofte til 186 på grunn av himmelske fenomener bemerket i Roma og Kina. Denne datoen er diskutert, og vi kan også finne 181 (+/- 2) eller 232 (+/- 15) eller 236 (+/- 4).
De klimatiske forstyrrelsene som ble bevist for året 535 og de påfølgende årene, på flere områder av planeten, ble tilskrevet, men uten konsensus, et vulkanutbrudd, noen ganger forbundet med Krakatoa , noen ganger med Rabaul og noen ganger med Ilopango . Mulige spor etter utbruddet ble funnet i iskjerner samlet på Grønland, men hypotesen om virkningen av en asteroide er også forsvart. Omfanget og de eksakte konsekvensene av denne klimatiske hendelsen er fortsatt svært omdiskutert, og bare multiplikasjonen av feltstudier vil være i stand til å avklare om ikke avgjøre debatten.
Hvis klimaproblemene i denne perioden ifølge John Grattan ikke skal knyttes til vulkanske forstyrrelser, og tvert imot er et eksempel på vanlig klimavariabilitet på den tiden, har Michael McCormick og Paul Dutton foreslått å identifisere flere tilfeller av vulkansk tvinger over perioden: i 763 - 764 , mellom 821 og 824 , i 855 - 856 og 859 - 860 , i 873 - 874 , i 913 .
Den store utbrudd av basaltisk Eldgjá på X th tallet hadde sannsynligvis lignende klimatiske konsekvenser for dem Lakagigar i 1783 . Klimatiske forstyrrelser ser ut til å ha ført til hungersnød og epidemier i Europa. I følge Michael McCormick og Paul Dutton må utbruddet dateres til 939 og forårsaket en veldig hard vinter i Europa i 939 - 940 .
Iskjerner tatt på Grønland og Antarktis har vist en viktig avsetning av sulfider. I følge Richard Stothers er de klimatiske konsekvensene av utbruddet av Samalas i 1257 synlige i middelalderens kilder og kunne ha ført til hungersnød og epidemier. Effektene av dette utbruddet virker imidlertid ikke så viktig som de burde ha vært: med tanke på signalet som er funnet i iskjernene, virker utbruddet det viktigste de siste 7000 årene, og imidlertid var ikke avkjølingen ikke mye viktigere enn det forårsaket av Pinatubo . Dette tilsynelatende paradokset kan forklares med størrelsen på partiklene som utgjør aerosolene i atmosfæren etter utbruddet. En studie ved bruk av klimasimuleringer forklarer begynnelsen av den lille istiden rundt 1275 ved en rekkefølge, over en periode på et halvt århundre, av fire store vulkanske krefter og ved etablering av positive tilbakemeldingsfenomener knyttet til havisen og havstrømmene. Vulkanen som er ansvarlig for utbruddet i 1257 er identifisert i Indonesia, det er Samalas hvis sammenbrudd skapte Caldeira Segara Anak .
Utbruddet av Kuwae ( Vanuatu ) på slutten av 1452 eller i begynnelsen av 1453 overgikk utvilsomt Tambora i den mengden sulfid som sendes ut i atmosfæren. De klimatiske konsekvensene av utbruddet var betydelige og følsomme i flere år.
Utbruddet av Huaynaputina i Peru i 1600 forårsaket atmosfæriske og klimatiske forstyrrelser som ble kjent i Europa og Kina.
En artikkel skrevet av Benjamin Franklin beskyldte det vulkanske støvet som kom fra Island for å være årsaken til en veldig kjølig sommer i 1783 i USA. Faktisk hadde utbruddet av Lakagígar frigjort enorme mengder svoveldioksid i atmosfæren. Dette forårsaket døden for det meste av øyas storfe og en forferdelig sult , som drepte en fjerdedel av befolkningen.
Temperaturer registrert på den nordlige halvkule falt med omtrent 1 ° C året etter dette utbruddet.
Utbruddet av denne vulkan forårsaket midtsommer frost i New York State og juni snøfall i New England , forårsaker hva som ville komme til å bli kjent som " året uten sommer". I USA i 1816 . Det var i løpet av sommeren Mary Shelley skrev Frankenstein, hvis bilder ofte er knyttet til historien om Tambora-utbruddet.
I Sunda-sundet, nær vestkysten av Java , ligger øya Krakatoa, Perbuatan, ved snarvei Krakatoa .
27. august 1883 skapte eksplosjonen av Krakatoa (Krakatau) også forholdene for en vulkansk vinter. De neste fire årene var uvanlig kald og vinteren av 1888 var den første med snøfall i denne regionen. Rekord snøfall ble registrert over hele verden.
Mer nylig avkjølte eksplosjonen i 1991 av Mount Pinatubo , en annen stratovulkan på Filippinene , de globale temperaturene i to til tre år, og avbrøt trenden med global oppvarming siden 1970 .
Med unntak av Lakagígar , tilhører de fleste av de nevnte vulkanene (enten de er funnet i Indonesia eller Filippinene ), til den enorme havbuen som vulkanologene kalte " Pacific Ring of Fire ".
Noen vulkanologer har kvantifisert kraften til disse forskjellige utbruddene i megaton . Vitende om at atombomben i Hiroshima hadde en estimert kraft på 20 kT , var den estimerte kraften til utbruddet av Tambora , i seg selv lik åtte ganger Vesuvius , mer enn hundre ganger større enn den for bombene i Hiroshima og Nagasaki gjenforent. Videre, og for å få en mer fargerik ide om eksplosjonens kraft, ble lyden av eksplosjonen hørt i en avstand på mer enn 1400 km ; av vulkanske bomber med mer enn 20 cm i diameter ble projisert 80 km unna på en nærliggende øy, og askesøylen som resulterte steg til 35 km i høyden.