Vulkáni hamufelhők fenyegethetik a technikai civilizációt

A Fülöp-szigeteki Pinatubo kitörése 1991-ben. A nagyobb kitörések során az atmoszférába jutott hamu és vegyi anyagok hatással vannak a földi klímára is

Az elmúlt évtizedek klímaváltozása jogosan hívja fel arra a figyelmet, hogy az emberi tevékenység milyen mértékben alakítja környezetünk állapotát. Az ijesztő adatok láttán a politikusok igyekeznek ajánlásokat megfogalmazni, egyezményeket kötni arról, hogy miképpen csökkenthető a szennyező anyagok, különösképpen a széndioxid kibocsátása. Az ember-környezet-klíma kapcsolat nem szorítható egyedül a szén-dioxid kibocsátás kérdésére, mert ez ennél jóval összetettebb kérdés. 

Ma már tény, hogy a vulkánkitörések is befolyásolják az éghajlatot

Az antropogén tényezők mellett azzal is tisztában kell lennünk, hogy maguk a természeti folyamatok miként befolyásolják környezetünk állapotát, és ezen belül az éghajlatot.

A vulkáni kitörések éghajlatot befolyásoló hatása már fél évszázada ismert,

azonban ezek pontos mechanizmusának megértése csupán az elmúlt néhány évtized eredménye.

A Fülöp-szigeteki Pinatubo kitörése 1991-ben. A nagyobb kitörések során az atmoszférába jutott hamu és vegyi anyagok hatással vannak a földi klímára is Forrás: U.S. Geological Survey

A műszeres mérések tökéletesedésével, a klímamodellek rohamos fejlődésével, továbbá az egyre több jégfurat- és faévgyűrű adat alapján ma már nemcsak azt tudjuk, hogy a történelmi idők nagy vulkánkitörései, mint például az 1815-ös Tambora kitörés milyen hatással volt bolygónk éghajlatára, és ezen keresztül a környezetre, illetve a társadalmakra, hanem az is kimutatható, hogy az elmúlt 15 évben történt vulkánkitörések némi mérséklő hatást gyakoroltak a globális átlaghőmérséklet növekedésre.

Új eredmények az Európai Földtudományi Unió éves konferenciáján

Április végén zajlott le a több mint 13 ezer előadás - és poszter-bemutatót felvonultató bécsi EGU (European Geoscienses Union, azaz Európai Földtudományi Unió) konferencia.amelyen több mint 100 hazai szakember is részt vett.

A híres/hírhedt indonéziai Tambora vulkán kalderája Forrás: Wikimedia Commons

A konferencián elhangzottak közül - amelyen például a vulkánok alatt magmatározókban zajló folyamatokra is egy teljes napi szekcióülés koncentrált -, a nagy médiaérdeklődést kiváltó tudományos híre között a középkori, a jelentős környezeti- és társadalmi változásokat vélelmezhetően előidéző 536-ban és 540-ben zajlott kettős vulkánkitörés is szerepelt..

Írásos dokumentumok a középkorból

Az 530-540 körüli időkben több feljegyzés is megörökítette azt a különös ködöt, amely hónapokon keresztül nem engedte át a napsugarakat, csupán derengő napsütést eredményezve. Ephezoszi János ekként jegyezte fel a szokatlan jelenséget:

Jel jött a Napból, amilyen fajtát soha ezelőtt senki sem látott és nem is számolt be ilyenről."

- A Nap elsötétült és tizennyolc hónapon át tartott a sötétsége. Minden nap úgy négy órát sütött, és még ez a fény is halovány árnyék volt csupán - áll a 6. századi feljegyzésben.

A Mount St. Helene kitörése 1980-ban. Egy-egy nagyerejű vulkánkitörésnél az atmoszférába kerülő portömeg és aeroszol megszűri a napsugarakat, amelynek akár az 536-ban, illetve 540-ben történt kitörésekhez hasonló globális hatása is lehet Forrás: U.S. Geological Survey

Prokopiusz ugyancsak megemlékezett a késő antik kor társadalmát erősen nyugtalanító furcsa és tartós nappali fényességcsökkenésről: „És ebben az évben került sor a legrémisztőbb előjelre. Merthogy a Nap ragyogás nélkül bocsátotta ki fényét, ahogy a Hold ebben az egész esztendőben, és szerfelett olyannak tűnt, mint a fogyatkozásban levő Nap, mivelhogy sugarai nem voltak sem világosak, sem olyanok, amilyennek megszokhattuk.”

Megsínylette a vulkánkitörést a maja civilizáció

Az egykorú forrásokból tudjuk, hogy 536-ban váratlanul nagy hideg köszöntött be, terméskiesések voltak Európában, különösen az északi területeken

és ehhez hosszú éhínség társult, ami társadalmi átrendeződést okozott.

541-ben súlyos pestisjárvány ütötte fel a fejét.

Teoticuahán romjai. A város elnéptelenedésében a 6. századi hatalmas vulkánkitörés is szerepet játszhatott Forrás: Stephan/Stephan

Ugyanebben az időben Közép-Amerikában is jelentős társadalmi változások zajlottak. A térségben a fejlett kultúrával és társadalommal rendelkező maja birodalomban mutatkoztak súlyos zavarok. Korábban lakott területek váltak elhagyatottakká az 540 körüli években.

David Keys történész írta le először egzakt pontossággal a vulkánkitörések hatását a közép-amerikai maja civilizációra Forrás: Sildeshare.net

A globális környezeti és társadalmi változásokat David Keys "Katasztrófa - Hogyan változtatta meg egyetlen természeti csapás a világtörténelmet?” című, 2002-ben magyarul is megjelent könyve részletesen bemutatja,

és mindezt egy hatalmas vulkánkitörés hatásaként magyarázza.

Ken Wohletz, ismert amerikai vulkanológus azt vetette fel, hogy esetleg a Krakataunak lehetett ekkor egy, az 1883-as eseményhez hasonló nagy kitörése. Közvetlen bizonyítékokat azonban azóta sem sikerült erre összegyűjteni.

Egy különösen jeges utazás a múltba

Az elmúlt évtizedekben Grönland és az Antarktisz vastag jégtakaróján is fúrások mélyültek, amelyek több tízezer év alatt keletkezett jég anyagát hozták a felszínre. Ezek elemzésének, és a kapott új ismereteknek

óriási jelentőségük van a környezetváltozás megértésében.

Fontos, eddig nem ismert adatok váltak ismertté a múlt vulkánkitöréseiről is.

A vulkáni kitöréskor az atmoszférába jutó vegyületek hatását bemutató ábra Forrás: Tűzhányóblog/Harangi Szabolcs

A legfrissebb jégfurat elemzési adatok, klímamodellezési eredmények, valamint vulkanológiai kutatások új megvilágításba helyezik például az előzőekben vázolt középkori események mögött álló okokat. Matthew Toohey és munkatársainak vizsgálatai egyértelműsítik, hogy 536-ban és 540-ben is volt olyan vulkáni kitörés, ami nyomott hagyott a grönlandi illetve antarktiszi jégtömegben, mégpedig számottevő szulfátcsúcs formájában.

Matthew Toohey Forrás: Twitter

A jég minden évben újabb réteggel gyarapszik, a ráeső hó vékony jégréteggé tömörödik. Közben a jég magába zár apró levegő buborékokat, amely tartalmazza a beágyazódás idejét jellemző légköri szennyező anyagokat, mint például különböző vegyületeket és port.

A jégminták alapján azonosított nagy vulkánkitörések az elmúl másfél évezredből Forrás: Tűzhányó.blog/Harangi Szabolcs

Nagy vulkánkitörések esetében a légkörbe vulkáni hamuanyag és vulkáni gázok kerülnek, amelyek szintén csapdázódhatnak a jég keletkezése során. Az utóbbiak, mint például a kéndioxid, a csapadékkal, hópelyhekkel kerül a jégmezőkre.

Jégbezárt kor, és esemény meghatározás

A jégfuratokban pontosan visszaszámolhatók az éves jégréteg gyarapodások, azaz évre pontosan felfedhetők az akkori légkör jellemzői, így például a vulkáni szennyezés.

A jégrétegek kéndioxid tartalma nagy pontossággal mérhető.

A koncentrációcsúcsokhoz hozzárendelhető az adott év, és mindezek után már csak az a feladat, hogy ennek okát felfedjük.

Forrás: Tűzhányó.blog/Harangi Szabolcs

Az élesen kiemelkedő kéndioxid vagy kénsav koncentráció-anomáliák nem magyarázhatók mással, csakis vulkáni működéssel. Ezzel egy nagy felbontású vulkáni kitörési archívumhoz jutunk, mégpedig olyan vulkánkitörések idősorához, amelyek jelentős mennyiségű kéndioxidot juttattak a légkörbe és ezzel potenciálisan módosíthatták az éghajlatot. Ma már több tízezer évre visszamenően ismerjük ezeket az adatokat, az elmúlt 2000 évre vetítve pedig éves pontossággal!

Levegőzárványok (buborékok) egy jégmintában Forrás: Tűzhányóblog/Harangi Szabolcs

A kiemelkedő szulfát-csúcsok nagy része esetében sikerült azonosítani a vulkánkitörés helyét,

azonban vannak még kérdéses események, amikor nem tudjuk melyik vulkánkitörés okozta a jégfurat mintákban megjelenő szennyezést.

Antarktiszi vidék Forrás: NASA/Reeve Jolliffe

Ez magyarázható azzal, hogy az évszázadokkal ezelőtti vulkáni működésről nincs feljegyzés, nem sikerült még azonosítani pontos kormeghatározással az adott évben zajlott vulkáni működés anyagát vagy éppen a vulkánkitörés tengeri környezetben történt, azaz maga a vulkán sem látható.

Középkori társadalmi zavarok és változások

Toohey és munkatársainak nagy felbontású jégfurat elemzése és az ehhez kapcsolódó klímamodellezése rámutatott arra, hogy 536-ban és 540-ben is volt egy jelentős vulkánkitörés, és mindkettő nagy mennyiségű kéndioxidot bocsátott a légkörbe. A modellszámítások eredménye pedig azt jelzi,

hogy mindez több mint 2 Celsius fok hőmérsékletcsökkenést okozott az északi féltekén.

Ez nagyobb, mint bármely hasonló esemény az elmúlt 1200 évben!

A középkori, úgynevezett kis jégkorszak lehetséges okai között többek között néhány erős vulkáni kitörésnek is szerepe lehetett Forrás: Origo

A számítások szerint a két vulkánkitörés 30, illetve 50 millió tonna kéndioxidot juttatott a légkörbe, ez utóbbi érték megegyezik az 1815-ös Tambora kitörés kéndixoid produktumával. A jelentős klímaváltozás, ami a kettős vulkánkitörés miatt egy teljes évtizeden keresztül éreztette hatását, természetesen a mezőgazdasági terméshozamot is befolyásolta.

A jelenleg szendergő Tambora kalderájának belseje, kénes kigőzölgésekkel Forrás: U.S. Geological Survey

Ez a feljegyzések szerint különösen Skandináviában, okozott súlyos gondokat azonban a Föld egy másik részén is lényeges társadalmi változások történtek. Ekkorra, azaz a 6. század közepére, tehető a fejlett maja civilizáció történetében egy feltűnő változás, ami társadalmi zavarokra utal.

A maják hirtelen elhagyták korábban mezőgazdasági művelésbe bevont területeiket,

a korábban virágzott, fejlett Teotihuacán városállamának hatalma lehanyatlott, a város elnéptelenedett.

Teotihuacan maja város romjai Forrás: Flickr / Thiago Cavazzana

A romok alatt talált csontvázak vizsgálata kimutatta, hogy a lakosság hiányos táplálkozásban szenvedett, azaz a hanyatlásban vélhetően szerepet játszhatott az éhínség. A mozaikkockák összerakásával kibontakozik mindennek oka, egy nagy vulkánkitörés okozta klímaváltozás, jelentős hőmérsékletcsökkenés, az ehhez kapcsolódó terméskiesés és következménye, a súlyos éhínség, amely társadalmi zavarokhoz, társadalmi átalakuláshoz vezetett.

Vulkánkitörések nyomában

Az 1500 évvel ezelőtti vulkáni kitörések azonosítása nem egyszerű feladat. A két póluson lévő (grönlandi és antarktiszi) jégfurat minták együttes értékelése segít szűkíteni a kört.

A grönlandi jégbe fagyott levegőzárványok olyanok, mint az időkapszulák Forrás: Lantos Gábor

Az 540-es esemény ezek szerint nagy valószínűséggel trópusi területen történt (mivel mindkét jégterület mintáiban megvan a nyoma).

Az 536-as vulkánkitörés ezzel szemben csak a grönlandi jégfurat mintákban hagyott nyomot,

ami alapján az északi sarkkör térségében (Izland, Alaszka) kell keresnünk a „bűnöst”.

Az alaszkai Augustine vulkán 2012-ben Forrás: U.S. Geological Survey

Indul tehát a nyomozás! Az 536-os vulkánkitörés helyére korábban a salvadori Ilopango pályázott, azonban egy holland kutatócsoport most újabb változattal állt elő. Szerintük a mexikói El Chichon vulkán kitörése állhat mindennek hátterében, és okozhatta a vulkán közelében élő maja társadalomban tapasztalt jelentős változásokat.

Az El Chichon vulkán krátere Forrás: Tűzhányó.blog/Harangi Szabolcs

Az egykori maja területen megtalált vulkáni hamuréteg korára ugyanis 546+/-16 évet kaptak. Ez hibahatáron belül tartalmazza az 540-es kitörés évét, továbbá a vulkán 1982-es kitörése óta tudjuk, hogy jelentős mennyiségű kéndioxidot tud a légkörbe bocsátani nagyobb kitörései során.

Globális perspektíva

Ezek az új eredmények is megerősítik, hogy a történelmi időkben, az elmúlt 2000 évben számos olyan vulkánkitörés történt, ami jelentős, globális változást okozott az éghajlatban.

Lávát lövell az Etna Forrás: Wikimedia Commons

Ez természetesen hatott az akkori társadalmakra, és sok esetben jelentős zavarokat, társadalmi változásokat okozott. A jégfurat minták elemzése alapján tudjuk, hogy ebben az időszakban legalább 50 ilyen vulkánkitörés volt, azaz évszázadonként átlagosan kettő.

A Vezúv kitörése Kr. u. 79-ben, amely elpusztította Pompeji és Herculaneum római városokat Forrás: Discovermagazine.com

Az új kutatási eredmények azonban rámutatnak arra, hogy abban az esetben, amikor e nagy vulkánkitörések időben egymáshoz közel történtek, akkor hatásuk felerősödött

és akár egy évtizeden keresztül is súlyos gondokat okozott a korabeli társadalmaknak.

Ezek az új tudományos eredmények felhívják a figyelmet arra, hogy:

(1) fontos nagyobb figyelmet fordítani a természeti események és társadalmak kölcsönhatására, amit új, interdiszciplináris kutatások segíthetnek elő;

Felszínre ömlött megdermedő láva Forrás: U.S. Geological Survey

(2) nem szabad lebecsülni a vulkánkitörések globális hatását még akkor sem, ha ez elmúlt évtizedekben nem volt ilyenre példa (azonban lásd például a nem túl erős Eyjafjallajökull vulkánkitörés 2010-es jelentékeny társadalmi hatását);

A Krakatoa kitörése 2008-ban Forrás: Wikimedia Commons

(3) ilyen vulkáni események a jövőben is lesznek, sőt akár a következő évtizedekben is bekövetkezhetnek. A múlt eseményeiből kiolvasható milyen hatásra kell felkészülni.

Most a jelenlegi társadalmakon, a döntéshozókon a sor, hogy vajon tudnak-e pro-aktívak lenni,

és forgatókönyvet létrehozni a szakemberekkel együtt egy, a jövőben minden bizonnyal bekövetkező, nagy impaktú természeti eseményre;

Az izlandi Eyjafjallajökull vulkán kitörése, 2010-ben Forrás: Wikimedia Commons

(4) sokkal jobban kell ismernünk környezetünket, a természeti folyamatokat, azok lokális és globális hatását, mert ezek jelentős mértékben befolyásolják a társadalmak életét, és lássuk be, a technológiailag fejlett, modern társadalmunk meglehetősen sérülékeny.

A Rinjani kitörése 1994-ben Forrás: Wikimedia Commons

Ennek fényében erősen megkérdőjelezhető, hogy az amúgy is nagyon szűkre szabott földrajz oktatást egyre jobban visszaszorítják a középiskolai tanrendben. Merre tovább büszke, sebezhetetlennek hitt modern társadalom?

(A szerző vulkanológus, az MTA doktora, az ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszékének tanszékvezető egyetemi tanára)