1815 年 4 月 10 日に、これまでに記録された中で最も強力な火山噴火がインドネシアのスンバワ島を襲いました。タンボラ噴火の爆発音は2,000キロメートル以上離れた場所でも聞こえた。計算によると、160立方キロメートルの塵と灰が大気中に飛散したという。噴火による直接の死者は1万人以上に達した。降灰と酸性雨により農作物が壊滅し、インドネシアの島々ではさらに少なくとも6万人が飢餓と病気で死亡した。
固体粒子に加えて、約 1 億 1,500 万トンのガス状硫黄化合物がタンボラから 30 キロメートル以上の高さまで上昇しました。それらは小さな凝縮されたエアロゾル液滴の形で成層圏に集まり、世界中に広がりました。この霞の層は太陽放射の一部を飲み込み、地球規模の寒冷化を引き起こしました。その後、「夏のない年」が続き、北半球の一部では、夏の間、平均気温が最大 3 度低下しました。その結果、ヨーロッパを含む凶作が発生し、19世紀最悪の飢餓が発生しました。
モデルケース ピナツボ
最近の記憶に残る最大の爆発は、1991 年にフィリピンで発生しました。そこでピナツボは、約 28 立方キロメートルの灰と岩石、および 2,000 万トンの硫黄化合物を大気中に放出しました。その結果、地球規模で摂氏0.5度の寒冷化が2～3年間続きました。ハンブルクのマックス・プランク気象研究所 (MPI-M) のクラウディア・ティムレックは、気候研究者としてのキャリアの初めに、ピナツボ噴火とその影響について集中的に研究しました。彼らにとって、これは火山噴出物が気候に及ぼす影響に関する未解決の疑問をさらに深く掘り下げるきっかけとなった。
文字通り、爆発的な話題です。なぜなら、ピナツボ噴火やタンボラ噴火でさえ、先史時代に地球を揺るがした超火山の噴火に比べれば小規模な噴火だったからです。これらの噴火の威力は 100 倍以上でした。それらは気候にどのような影響を与えたのでしょうか?おそらく彼らは氷河期の始まりに関与したのでしょうか？そして、もしこれらの巨人の一つが今日噴火したとしたら、それは人類にとって何を意味するのでしょうか?もしかしたら絶滅の危機に瀕するのでしょうか?
このような疑問を明確にするために、ティムレックは MPI-M でスーパーボルケーノ プロジェクトを開始しました。物理学者、気象学者、海洋研究者で構成されたこのチームは、活動中の火の山への大胆な遠征を通じてではなく、計算を通じて新たな洞察を得た。ツールは主に、ドイツ気候コンピューティング センターのスーパーコンピューターと、ハンブルクのマックス プランク研究所で開発された地球システム モデルでした。これは、前例のない精度で地球規模のプロセスをモデル化するために使用できるソフトウェアです。
超火山の研究における先駆的な研究は、ニューヨーク大学の生物学者マイケル・ランピノと、当時ハワイ大学に在籍していた地質学者スティーブン・セルフによって行われました。 1980年代の終わりに、モデル計算に基づいて、超噴火の後、長時間にわたって地上に浸透する太陽光はわずか10分の1であり、世界の一部の地域では夏の平均気温が20度低下したと推定されました。摂氏。現在のスマトラ島にあるトバのような噴火が氷河期を引き起こすのではないかと疑われたのも不思議ではありません。
鳥羽が最後だった
この最後の超火山の噴火の傷跡は今でもはっきりと見ることができ、インドネシアで最も人気のある観光地の 1 つです。トバ湖は長さ 87 キロメートル、幅最大 27 キロメートルで、ボーデン湖の 2 倍以上の面積を占めています。これは 74,000 年前の噴火の威力を示す印象的な証拠です。放出された灰は、さまざまな深海の堆積物と同様に、グリーンランドの氷床コアでも簡単に検出できます。 「ここのトバ層はしばしば非常に透明なので、海底の堆積物を年代測定するためのタイムマーカーとして機能します」とティムレック氏は言います。
1 つの噴火、複数のクレーター
トバ噴火の際、膨大な量の岩石、塵、ガスが噴出する噴火口はおそらく 1 つだけではありませんでした。広大なカルデラ、崩壊盆地はこれには大きすぎます。 「このような噴火では、キャップロックが崩壊し、いくつかの火山が形成されます」とティムレック氏の同僚のウルリケ・ニーマイヤー氏は説明する。ただし、超噴火の正確な進路は気候シミュレーションには影響しません。唯一の決定的な要因は、放出の量と、物質が大気中へどのくらいの高さまで上昇するかという問題です。
火山から発生する温室効果ガスである二酸化炭素と水蒸気は、気候を大幅に温暖化させることはありません。 「それには量が少なすぎる」とティムレック氏の同僚でハンブルク大学のアレクサンダー・ベイチュ氏は主張する。降り注ぐ灰と硫酸と塩酸が豊富な雨は、すべての生命をただちに脅かします。火山灰の雲は直径６００キロの傘のように高さ３０キロ以上まで広がり、ゆっくりと沈んでいきます。
イエローストーンはもう終わった
米国ワイオミング州のイエローストーン火山が最後に噴火したのは64万年前。平均して60万年ごとに噴出することから、新たな噴火はずっと先のことになるだろう。新しい発見によると、前回の噴火で放出された灰の量は非常に多かったので、北米大陸全体を平均厚さ10センチメートルの層で覆ったという。イエローストーン火山の半径約300キロ以内に、野生動物にとって致命的な厚さ数十メートルの塵の層が堆積した。この休眠中の超火山が今日噴火すれば、北米大陸の 3 億 5,000 万人以上の人々だけでなく、動植物にも壊滅的な影響を与えるでしょう。たとえ厚さ1センチメートルの灰の層でも、季節全体の収穫を台無しにする可能性があります。
酸性雨と降灰は数週間後に止まります。しかし、成層圏のエアロゾルは数年間にわたって気候に影響を与え続けます。これは、火山から放出された硫黄化合物（主に二酸化硫黄）が光化学プロセスを通じて硫酸に変換されるために発生します。微細な酸の液滴は、まず入射太陽光の一部を宇宙に散乱させ、次に地面からの赤外線を吸収します。 「その結果、地面近くの空気層が冷える一方、成層圏のエアロゾルを含む層は暖められます」とティムレック氏は説明する。成層圏の変化は、とりわけ大気循環に影響を与えます。
これまでのコンピューターシミュレーションでは、気象学者は噴火後何年もエアロゾル液滴の数は変わらないと常に想定していた。地域にもよりますが、最大気温は摂氏8度から17度で、丸10年間続くと彼らは予測しています。おそらく人類の文明が存続するには長すぎるでしょう。しかし、この恐ろしいシナリオは非現実的でした。ハンブルクの研究者は、新しいシミュレーションに基づいてこれを確信しています。
エアロゾルドロップが融合
ティムロックは、「成層圏に物質が入り込むほど、粒子が衝突してより大きな粒子に結合する頻度が高くなります。」と説明します。そして、少数の大きな粒子は、多数の小さな粒子よりも太陽光の散乱が少なくなります。さらに、大きな飛沫はより早く地面に沈みます。全体として、これは、気候変動が以前に懸念されていたほど深刻ではなく、それほど長く続かないことを意味します。
トバ噴火については、ハンブルクの研究者らが何が起こったのかを正確に再現した。ティムレックらはコンピューターモデルで、7万4000年前に成層圏に入ったはずの8億5000万トンの硫黄（化合物としてではなく元素として計算）を使用した。これは1991年のピナツボの約100倍だ。結果: トバ噴火後の最初の年に、地球の表面温度は最大 3.5 度低下しました。それはあまりないようです。しかし、その結果として発生した大規模な風力システムの混乱（たとえば、モンスーンの停止）により、その影響は冬よりも夏のほうが大きく、夏の間は世界の平均気温が 6 度低下しました。中央アジアなど、中北緯度の一部の地域では、気温が長期平均と比べて最大 12 度も低下しました (56 ページの図「冷夏」を参照)。シミュレーションはまた、熱帯太平洋上では寒冷化が弱く、噴火時の表面温度に依存することも示した。海は大陸よりも大気温度の変動に対してはるかにゆっくりと反応します。
ハンブルクの科学者らは、噴火から2年後、トバ噴火の気候への影響は1年目よりも強かったと計算した。この背後には複雑なフィードバック ループがあります。最初の 2 年間の夏は、気温が低かったため、形成される雲が少なくなりました。そのため、雨が少なくなり、気温のさらなる低下が遅くなりました。エアロゾル層の冷却効果が完全に発揮されるようになったのは2年後だった。その後、気温と降水量は徐々に平年並みに戻りました。以前のシミュレーションで示されたものとは対照的に、クラウディア・ティムレックのコンピューター・モデルでは、インドネシアの超火山の噴火から10年後に、地球の気候は噴火前と同じ状態に戻っています。
グレート・ダイイングは中止された
この時期、たとえばインドにモンスーンがなかったことに対して、動植物はどのように反応したのでしょうか? 「私たちの計算によると、インドでは、アフリカや南米の大部分と同じように、一部の森林地帯が開けた草や草原の景観に取って代わられなければならなかったのです」とティムレック氏は言う。しかし、これは絶滅の大惨事には至らなかった。「低緯度方向への霜線のほんのわずかな変化は、温度による生物圏に劇的な大規模な変化がなかったことを示唆している」とティムレック氏の同僚ダヴィデ・ザンチェッティン氏は要約している。
新しいコンピューターシミュレーションは、超火山の噴火が氷河期を引き起こす可能性はないことも示している。しかし、通常の火山からのいくつかの激しい噴火が急速に連続して長期的には気候を冷やす可能性を排除することはできません。一部の研究者は、氷床コアで検出できる13世紀の一連の噴火が「小氷河期」を引き起こしたのではないかと疑っている。それは15世紀にヨーロッパで始まったばかりだが、火山噴火は中世温暖期から小氷河期にかけて全体的な自然気温の低下を加速させた可能性があるとティムレック氏の同僚ヨハン・ユングクラウス氏は指摘する。彼はハンブルクで過去 1,000 年間の気候をシミュレーションするミレニアム プロジェクトを主導しました。
小氷河期への準備段階で特に印象的だったのは、1259 年の噴火です。その噴火はピナツボ火山の 8 倍もの激しさであると推定されており、おそらく過去 7,000 年間で最大の噴火でした。研究者たちは今日に至るまでこの火山を探し続けています。 2012 年の夏、パリ第 1 大学パンテオン校ソルボンヌ校の地理学者フランク・ラヴィーン氏は、数十年来の謎を解き、火を噴く装置を発見したと会議で発表した。彼は事前に証拠を完全に固めておきたかったので、それ以外には何も明らかにしませんでした。ラヴィーンの測定データと写真に基づいて、専門家はこの火山がトバ火山やタンボラ火山と同様にインドネシアにあるのではないかと疑っている。
ITは70万年ごとに爆発する
大多数の科学者は、超噴火は約 70 万年ごとに起こると想定しています。しかし、超火山と言える噴火の強さについては意見が分かれています。アメリカの研究者スティーブン・セルフは、10万年から20万年ごとに超噴火が起こると予想している。これは、地球規模の影響を与える隕石衝突の頻度と同じ時間枠にあります。
トバ噴火が「たった」 7 万 4,000 年前に起こったという事実は、今世紀の超噴火に何ら反対するものではありません。このようなことが予想される火山活動地帯がいくつかあります。たとえば、ヨーロッパでは、ナポリ近くのフレグラエ山地帯があり、その地下のマグマだまりシステムにはおそらくベスビオ山も含まれています。
アメリカ大陸で非常に疑わしいのは、チリとアルゼンチンの国境にあるアンデス山脈のイエローストーンとラズフレ地域です。活火山が点在する1,800平方キロメートルの地域はアクセスが困難です。研究者は、これらのゴロゴロ音が鳴る地域すべてを注意深く監視しています。しかし、これでは X 日目の大噴火を防ぐことはできません。 ■
トーマス・ビュールケ著
