Gas vulcanici e loro effetto sul clima terrestre

Negli ultimi anni il tema del cambiamento climatico è divenuto sempre più importante e presente nella vita quotidiana di tutti: lo sfruttamento dei combustibili fossili e le attività industriali hanno provocato un eccessiva produzione di gas serra che, decennio dopo decennio, stanno portando ad una mutazione sempre più radicale ed irreversibile del clima terrestre.
Un ruolo di spicco nell’evoluzione dell’atmosfera lo hanno sicuramente avuto i vulcani; si reputa, infatti, che alcune delle maggiori estinzioni di massa siano state provocate da mutamenti climatici indotti da immense eruzioni vulcaniche. Anche la più “recente” piccola era glaciale, avvenuta tra il XVI e il XIX secolo, è legata a intensi fenomeni eruttivi, come , ad esempio, l’eruzione del vulcano Tambora (Indonesia, 1815) che ha dato al 1816 il nome di ” anno senza estate”, con neve e ghiaccio in alcune parti dell’emisfero settentrionale durante il periodo estivo.
Un recente studio condotto dal Lawrence Livermore National Laboratory ha proposto una tesi secondo cui il rallentamento del ritmo di crescita del riscaldamento globale, osservato da alcuni climatologi a partire dal 1998, possa essere attribuito all’azione di alcuni gas emessi durante le eruzioni del XX e XXI secolo: ma quali sono e come agiscono questi gas?

Durante l’attività vulcanica viene iniettata in atmosfera una miscela gassosa formata da numerosi componenti, di cui i principali sono: vapore acqueo (H2O), anidride carbonica (CO2) e anidride solforosa (SO2); escludendo il vapore acqueo, i due gas ad avere un potenziale effetto sul clima terrestre sono l’anidride carbonica e l’anidride solforosa.

L’anidride carbonica è, in media, il secondo gas vulcanico più abbondante; si stima vengano emesse 260 millioni di tonnellate annue di CO2 dai vulcani di tutto il mondo, sia emersi che sommersi, con un range di variabilità compreso tra 180 e 440 milioni di tonnellate. Queste quantità potrebbero sembrare enormi ma rispetto alle 35 miliardi di tonnellate di CO2 emesse nell’anno 2010 dalle attività antropiche sono in realtà irrisorie. E’ possibile, quindi, affermare la sua irrilevanza per quanto riguarda il fenomeno del riscaldamento globale attuale, anche se può aver contribuito alla creazione dell’effetto serra naturale.

L’anidride solforosa, al contrario, è un gas che ha un forte impatto sul clima terrestre: parte di questa sostanza, nel momento in cui viene emessa in grosse quantità durante imponenti eruzioni vulcaniche, sale verso la stratosfera e si converte in acido solforico. La rapida condensa di questo acido porta alla formazione di aerosol, goccioline molto fini che aumentano la capacità di riflettere le radiazione solare (albedo) provocando un raffreddamento a breve termine (da mesi a secoli) della troposfera e allo stesso tempo un riscaldamento della stratosfera. A causa della loro elevata volatilità, questi composti possono viaggiare secondo i principali sistemi di circolazione della bassa atmosfera ed influenzare l’intero pianeta.
Questi aerosol promuovono, inoltre, complesse reazioni chimiche sulla loro superficie che causano la formazione di monossido di cloro, gas che ha la capacità di distruggere lo strato di ozono, fondamentale per la protezione dalle radiazioni ultraviolette.

Pertanto si può comprendere come non siano le famose ceneri vulcaniche a provocare il raffreddamento della superficie terrestre; il breve tempo di residenza in atmosfera non permette ad esse di provocare diminuzioni sensibili della temperatura, se non nel caso di eruzioni esplosive di grosse caldere (Es. Yellowstone). La quantità di zolfo contenuta nei magmi eruttati e la facilità con cui questi composti possono immettersi e diffondersi nell’alta atmosfera sono, quindi, tra le cause dei cambiamenti climatici sperimentati dal nostro pianeta.

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Fonti:
– Volcanic gases and their Effects, USGS (http://volcanoes.usgs.gov/hazards/gas/index.php );
– Volcanic gases and Climate Change Overview, USGS (http://volcanoes.usgs.gov/hazards/gas/climate.php );
– Volcanic sulfur aerosols affect climate and the earth’s ozone layer, USGS ( http://volcanoes.usgs.gov/hazards/gas/s02aerosols.php );
– McGee, K. A., Doukas, M. P., Kessler, R., Gerlach, T., 1997, Impacts of volcanic gases on climate, the environment, and people, U.S. Geological Survey Open-File Report 97-262, 2 p. ( http://pubs.usgs.gov/of/1997/of97-262/of97-262.html )
– Santer, B. D., Bonfils, C., Painter, J. F., Zelinka, M. D., Mears, C., Solomon, S., Schmidt, G. A., Fyfe, J. C., Cole, J. N. S., Nazarenko, L., Taylor, K. E., Wentz, F. J., 2014, Volcanic contribution to decadal changes in tropospheric temperature, Nature Geoscience, 7, 185 -189; (http://www.nature.com/ngeo/journal/v7/n3/full/ngeo2098.html )
– Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC). (http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/glo_2011.html )