El seguimiento de la interacción de las erupciones volcánicas con la atmósfera es cada vez más importante en un clima cambiante.

Fue alrededor de la Navidad del año pasado cuando el volcán Cumbre Vieja dejó de arrojar lava en la isla española de La Palma, lo que trajo cierto alivio a los lugareños después de más de 85 días de erupción y 1.000 millones de euros en daños. Pero en 2021 Cumbre Vieja no fue el único volcán que apareció en los titulares con su explosión masiva. En todo el mundo, desde Kamceatka hasta Reunión y Guatemala, y desde Islandia hasta Sicilia, varios volcanes han estallado en erupciones considerables, que se suman a la lista de eventos extremos que afectan vidas y economías.

Cada vez más, cuando ocurren eventos extremos, ya sean incendios forestales, tifones o inundaciones, provocan discusiones sobre el papel del cambio climático en hacer que los desastres naturales sean más frecuentes y/o intensos. ¿Pero es este el caso de las erupciones volcánicas también? ¿Podemos vincular el comportamiento de los volcanes con el cambio climático? Y si es así, ¿por qué importa?

La conexión climática

Los volcanes interactúan con el clima a través de lo que inyectan a la atmósfera durante las erupciones. Las erupciones producen grandes cantidades de gas, partículas (conocidas como aerosoles), cenizas y metales, alterando temporalmente el clima a escala local, regional o incluso global.

“Grandes erupciones volcánicas en el pasado cambiaron el clima global directamente y reforzaron otros procesos”, dice el Dr. Santiago Arellano, investigador del Departamento de Espacio, Tierra y Medio Ambiente del Instituto de Tecnología Chalmers. El efecto de una erupción sobre el clima depende de la ubicación, altitud, cantidad y composición del material expulsado, explica el Dr. Arellano. Por ejemplo, las erupciones tropicales tendrán un mayor impacto que las de latitudes más altas, ya que el aire de los trópicos viaja más ampliamente y puede transportar emisiones volcánicas por todo el mundo. Además, las erupciones más fuertes tienen efectos más duraderos, ya que envían partículas a la estratosfera, donde permanecen más tiempo. En Filipinas, por ejemplola erupción del monte Pinatubo en 1991 envió a la atmósfera cantidades masivas de partículas y gas a más de 20 km de altura, que luego dieron la vuelta al planeta durante unas tres semanas.

Si bien podría parecer que las ráfagas de lava y gas ardientes calentarían la atmósfera, la ciencia apunta a lo contrario. A medida que las erupciones arrojan CO2 por el calentamiento global, a pesar de que todos los volcanes de la Tierra están en erupción juntos producir 100 veces menos carbono que las actividades humanas, tienen una influencia predominantemente refrescante en el clima. “El efecto de las grandes erupciones volcánicas en nuestro clima […] se debe a la emisión de partículas, principalmente cenizas finas y sulfatos, que son muy efectivas para dispersar la radiación solar”, dice el Dr. Arellano. «Estas partículas de aerosol de sulfato son muy pequeñas y brillantes y reflejan parte de la luz solar entrante de vuelta al espacio, lo que da como resultado un efecto de enfriamiento temporal en la superficie de la Tierra», dice la Dra. Anya Schmidt, profesora de modelado climático en la LMU de Múnich. . “En promedio en todo el mundo, el efecto de enfriamiento de la superficie es de aproximadamente 0,5 °C para erupciones más grandes, como la erupción del Monte Pinatubo, y dura unos pocos años”, dice el Dr. Schmidt.

Los efectos de eventos más recientes continúan siendo vistos. “Todavía tenemos que ver si la erupción de 2022 en tonga […] tendrá un efecto notable en el clima”, dice el Dr. Arellano.

Erupciones y cambio climático

Recientemente, los investigadores están explorando cómo el cambio climático puede influir en las erupciones, observando cómo pueden cambiar las cosas a nivel del suelo y en el aire.

Algunos estudios sugieren que los patrones de cambio en la circulación atmosférica pueden alterar el efecto de enfriamiento de las columnas volcánicas. Búsqueda de la Universidad de Cambridge y la Met Office muestra que los impactos de un clima más cálido en erupciones grandes y pequeñas serán diferentes. “Para grandes erupciones como la del Pinatubo, que generalmente ocurren una o dos veces por siglo, el cambio climático hará que las columnas volcánicas se eleven más y los aerosoles se propaguen más rápido por todo el mundo, amplificando el enfriamiento en un 15 % en comparación con el clima actual. ” dice el Dr. Schmidt.

“Pero para erupciones de menor tamaño, como la erupción de Nabro de 2011 en Eritrea, que generalmente ocurre anualmente, el efecto de enfriamiento de la superficie se reducirá en aproximadamente un 75 % en un escenario de calentamiento de alto nivel” (entre varios grados de calentamiento). Como se prevé que aumente la tropopausa, la capa entre la atmósfera inferior y la estratosfera, esto significa que las columnas volcánicas tardarán más en llegar a esta última, explica Schmidt. Como consecuencia, los aerosoles de las erupciones permanecerán bajos en el aire y tendrán un impacto limitado, ya que serán arrastrados rápidamente por la precipitación.

Los científicos también están analizando cómo el cambio climático puede influir en la frecuencia con la que ocurren las erupciones volcánicas. «Hay una conexión interesante aquí», dice el Dr. Arrellano, «porque el calentamiento global provoca el derretimiento de los glaciares, muchos de los cuales cubren los flancos de los volcanes activos». Según el Dr. Arrellano, un derretimiento masivo reducirá la presión sobre la superficie terrestre, alterando procesos en su corteza, haciendo que, por ejemplo, el magma caliente entre en contacto con los acuíferos. “Esto, a su vez, puede desencadenar actividad volcánica, ya que todo el sistema está interconectado”, dice el Dr. Arellano. Sin embargo, se necesita más investigación, ya que entre 1850 y ahora no hay evidencia de que las erupciones se hicieran más frecuentes a medida que los glaciares se derritían, según el Dr. Schmidt.

Los volcanes de gran altitud también pueden verse afectados por el cambio climático si tienen capas de hielo que se están derritiendo, dice el Dr. Tamsin Mather, profesor de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Oxford. «Si los casquetes polares retienen estructuras volcánicas, su desaparición podría provocar inestabilidad y eventos como deslizamientos de tierra volcánicos».

Monitoreo de emisiones volcánicas

Si bien los impactos del cambio climático en los volcanes siguen siendo difíciles de evaluar, monitorear las emisiones de las erupciones es fundamental para la calidad del aire, la salud pública y las industrias como la aviación. El Servicio de Monitoreo de la Atmósfera de Copernicus (CAMS) rastrea regularmente el transporte y el comportamiento del dióxido de azufre de las erupciones. En el caso del volcán Cumbre Vieja, CAMS monitoreó penachos de SO2 que viajaban por el norte de África, Europa y el Atlántico, a la región del Caribe, donde los aerosoles de sulfato contribuyeron a la mala calidad del aire. CAMS también monitoreó las emisiones resultantes de las recientes erupciones del Monte Etna en Sicilia, La Souffriere en San Vicente, Nyiragongo en Congo y Raikoke en las Islas Kuriles.

“Hay varias formas de monitorear la emisión de lava, gases, cenizas o aerosoles que emiten los volcanes, pero la precisión depende de la propiedad y el tipo de emisión”, dice el Dr. Arrellano, quien ha estado trabajando con CAMS para brindar información sobre estimaciones. de emisiones volcánicas. La teledetección en tierra, en el aire y en el espacio puede cuantificar el gas SO2, los satélites pueden mapear las cenizas volcánicas, mientras que el mapeo terrestre y la radiación térmica se utilizan para rastrear la lava. “La mayoría de estas técnicas utilizadas para monitorear las emisiones volcánicas no fueron diseñadas para ese propósito”, dice el Dr. Arrellano. “Son subproductos de misiones con otros objetivos, como el monitoreo global de la capa de ozono”. Los datos son ampliamente utilizados. “Los vulcanólogos quieren rastrear la tasa y la magnitud de la emisión de gases, lava o ceniza para determinar el estado físico del volcán y predecir su actividad. El meteorólogo puede estar interesado en rastrear las columnas volcánicas para comprender los patrones de circulación y la interacción de los volcanes con la atmósfera”, dice el Dr. Arellano. “El científico del clima quiere saber dónde, a qué altura y qué cantidad de ciertas especies se emite para cuantificar el forzamiento del clima. Las autoridades de transporte aéreo están interesadas en observar la ubicación de las nubes de ceniza volcánica para alertar a los pilotos y prevenir accidentes”.

Si bien CAMS no monitorea las erupciones, brinda información sobre la carga de SO2 en la atmósfera a través de observaciones satelitales casi en tiempo real y combina estos datos con sus pronósticos globales para predecir la composición y la calidad del aire durante un período de cinco días.

Comprender cómo los volcanes y el clima se influyen mutuamente sigue siendo un desafío, según el Dr. Schmidt. «Si bien algunos de los bucles de retroalimentación se están volviendo más obvios ahora, el sistema climático es complejo y comprender todos los bucles de retroalimentación posibles es fundamental en nuestra búsqueda para hacer proyecciones climáticas precisas que den cuenta de las erupciones volcánicas».