Výbuch sopky: Emise a dopad na životní prostředí

Sopečná činnost vytvořila více než 80 procent povrchu Země. Sopka se dá popsat jako otvor v zemské kůře, kterým na povrch vystupuje roztavená hornina, horké plyny a další materiály. Uvnitř aktivního vulkánu se nachází komora, ve které se hromadí roztavená hornina zvaná magma. Tlak uvnitř magmatické komory způsobuje pohyb magmatu kanály ve skále, až se dostane na povrch.

Některé sopečné erupce jsou značně výbušné, jiné se projevují jako pomalý tok lávy. Erupce mohou probíhat hlavním otvorem na vrcholu sopky nebo otvory, které se tvoří na okrajích sopky.

Sopky se vyskytují na souši i na dně oceánů. Na celém světě existuje přibližně 1 500 potenciálně aktivních sopek. Většina z nich se soustřeďuje kolem Tichého oceánu, kde tvoří tzv. tichomořský ohnivý kruh, podkovovitý pás o rozloze přibližně 40 000 km, v němž se nachází 75 % aktivních sopek. V Evropě představují Island spolu s Itálií centra aktivních sopek a v posledních letech je jejich aktivita stále výraznější. Nedávno erupce na jihu Islandu vedla k evakuaci všech obyvatel Grindaviku a k životu se minulý týden opět probrala Etna na Sicílii.

Jak sopečné erupce ovlivňují klima

Plyny a prachové částice uvolněné do atmosféry během sopečných erupcí mohou ovlivňovat klima i v globálním měřítku, protože plyny, prach a popel se erupcí dostávají do stratosféry a cirkulují. Během sopečných erupcí se do stratosféry (vrstva atmosféry ve výšce 10-50 km) uvolňuje obrovské množství sopečných plynů, aerosolů a popela. Popel nebo sopečný prach uvolněný do atmosféry pohlcuje sluneční záření a způsobuje dočasné ochlazení.

Větší částice popela mají krátkodobý vliv na klima, protože většina z nich spadne z atmosféry během několika hodin nebo dnů po erupci a usadí se na zemi. Malé částice popela mohou v nízké vrstvě atmosféry (troposféře) vytvořit mrak, který na určitou dobu zastíní a ochladí oblast pod sebou. Nejmenší částice prachu však pronikají do stratosféry a jsou schopny urazit velmi velké vzdálenosti. Tyto malé částice jsou tak lehké, že mohou ve stratosféře setrvat celé měsíce, blokovat sluneční světlo a způsobovat ochlazení. Mraky sopečného popela se mohou šířit na velkých plochách, měnit denní světlo v tmu a výrazně snižovat viditelnost, často jsou doprovázené hromy a blesky.

Čtěte také: Výbuchy nebezpečných odpadů: Jak jim předejít

Po uvolnění do atmosféry se sirné emise přemění na sulfátové aerosoly, které mohou v atmosféře vydržet několik měsíců až jeden rok. Tyto aerosoly mají schopnost odrážet sluneční záření, čímž snižují jeho množství dopadajícího na zemský povrch, ovlivňují tvorbu ozonu a snižují průměrnou globální teplotu na zemském povrchu. V průběhu minulého století způsobily sopečné erupce pokles průměrné teploty na zemském povrchu až o 0,5 °C po dobu 1-3 let.

Pokud vulkanické plyny, jako je oxid siřičitý, mohou způsobit globální ochlazení, oxid uhličitý, skleníkový plyn, má potenciál podporovat globální oteplování.

Příklady vlivu sopečných erupcí na klima

V extrémních případech mohou sopečné mraky způsobit „sopečné zimy“. Příkladem je erupce sopky Mount Tambora v Indonésii v roce 1815, která byla největší erupcí v historii měření. Tehdy průměrná globální teplota klesla až o 3 °C, což po dobu tří let způsobilo extrémní povětrnostní podmínky po celém světě. V důsledku sopečného popela uvolněného při erupci sopky Tambora zažily Severní Amerika a Evropa v následujícím roce 1816 „rok bez léta“, který byl poznamenán špatnými úrodami, hladomorem a nemocemi. Nedávný výbuch Etny podle vulkanologa Aleše Špičáka počasí tímto způsobem nemůže ovlivnit.

Dobrým příkladem je erupce sopky Mount Pinatubo 15. června 1991, jedna z největších erupcí 20. století. Do stratosféry vyvrhla oblak sírového dioxidu známý jako Pinatubský oblak, největší oblak tohoto druhu, jaký byl od začátku satelitních pozorování ve stratosféře zaznamenán. V důsledku toho měla erupce významný dopad na klima a ochladila povrch Země na tři roky po erupci.

Vliv erupce Hunga Tonga-Hunga Haʻapai na klima

Erupce vulkánu HT, což je podmořská sopka v Tichém oceánu, sice neměla tak tragické dopady, ale projevila se jinak. Do stratosféry, tedy vrstvy atmosféry nacházející se ve výškách mezi zhruba 15 a 50 kilometry, tehdy proniklo obrovské množství vodní páry, které daleko překonalo všechny známé předchozí rekordy, a taky malé množství oxidu siřičitého (SO2). Slovy čísel šlo o 140 a 150 milionů tun vodní páry a asi 0,4 milionu tun SO2.

Čtěte také: Fukušima: Zamoření oceánu

Okamžité i následné působení sírových aerosolů (vzniklých z SO2) a zejména zmíněné vodní páry vedly k významným odchylkám a narušení atmosférické cirkulace, a došlo i ke změně složení a teploty atmosféry.

V případě erupce HT ale kvůli nižším emisím SO2 takové oteplení nenastalo. Místo toho vedla erupce vlivem poměrně složitých chemicko-dynamických procesů, na kterých se podílelo už zmíněné enormní množství vodní páry, k významným anomáliím koncentrací ozónu a teploty ve stratosféře, což následně ovlivnilo atmosférickou cirkulaci, zejména na jižní polokouli.

Během zimy z roku 2022 na rok 2023, která následovala po výrazné erupci HT, se objevily dvě výrazné epizody stratosférického oteplení, první v polovině ledna, druhá v polovině března. Obě tyto události se posléze projevily i výraznými vpády arktického vzduchu jak v Severní Americe, tak také v Evropě a Asii. V Česku se výrazněji projevila až druhá epizoda stratosférického oteplení, a to především v podobě velmi studené první dubnové dekády.

Srovnání sopečných emisí CO₂ s lidskou činností

Zatímco oxid siřičitý uvolněný při současných sopečných erupcích někdy způsobil znatelné ochlazení spodní atmosféry, oxid uhličitý uvolněný při sopečných erupcích nikdy nezpůsobil znatelné oteplení atmosféry. Studie a měření globálních emisí oxidu uhličitého ukazují, že sopky uvolňují méně než 1 % oxidu uhličitého, který je v současné době uvolňován lidskou činností. V roce 2010 byly lidské činnosti zodpovědné za přibližně 35 gigatun emisí CO2.

Velmi silné sopečné erupce však mohou do atmosféry vypustit značné množství CO2. Například erupce sopky Mount St. Helens v roce 1980 uvolnila přibližně 10 milionů tun CO2 za pouhých 9 hodin. Větší korporaci dnes stačí na takové množství pouze 2,5 hodiny. Zatímco velké výbušné erupce, jako je tato, jsou vzácné a globálně se vyskytují jednou za několik let, antropogenní emise jsou nepřetržité a každým rokem rostou. Takže o vlivu sopečné aktivity na oteplování se nedá hovořit.

Čtěte také: Znečištění ovzduší sopkami

Ačkoliv sopečné erupce přispívají ke zvýšení množství CO₂ v atmosféře, lidská činnost uvolňuje množství CO₂ odpovídající produkci oxidu uhličitého během erupce St. Helens (jedné z nejaktivnějších sopek severoamerického kontinentu) každé 2,5 hodiny. Během devět hodin trvající erupce filipínského vulkánu Pinatubo v roce 1991 se do atmosféry dostalo tolik CO₂, kolik ho lidská činnost vyprodukuje za půl dne. Aby filipínský vulkán „vyrovnal skóre“ musel by podle vědců vybuchovat zhruba 700× ročně.

Nejničivější erupce v dějinách mají na svědomí supervulkány jako Yellowstone nebo sumaterská Toba. Přesto se celkové roční emise CO₂ z lidské činnosti podobají jednomu nebo více supervýbuchům velikosti Yellowstonu každý rok.

Podle zprávy z roku 2011, která shrnuje výsledky pěti samostatných studií, vyprodukují sopky na celém světě v průměru 130 milionů až 440 milionů metrických tun CO₂ ročně. V roce 2010 byly antropogenní emise CO₂ (emise vznikající lidskou činností) odhadovány na neuvěřitelných 35 miliard metrických tun. V roce 2023 to bylo již 40 miliard tun, z toho téměř 37 miliard tun z fosilních paliv.

Jak můžeme měřit účinky erupcí?

Vědci pečlivě sledují sopky, zejména ty, které se nacházejí v blízkosti obydlených oblastí. Sopky signalizují blížící se erupci. Mezi varovné signály patří malé zemětřesení, vyboulení boků sopky a zvýšené emise plynů. Žádný z těchto znaků nemusí nutně znamenat, že erupce je bezprostřední, ale mohou vědcům pomoci posoudit stav sopky, když se hromadí magma. Je však nemožné přesně určit, kdy nebo zda sopka vybuchne.

Dopad a sílu sopečných erupcí lze rekonstruovat pomocí historických dokumentů pokrývajících několik stovek let nebo pomocí přírodních archivů, jako jsou letokruhy stromů, ledová jádra či mořské a jezerní sedimenty. Podrobnou chemickou analýzou ledového jádra dlouhého 3 400 metrů odebraného z Antarktidy byla sestavena historie velkých sopečných erupcí za posledních 11 000 let. Byly nalezeny stopy 426 sopečných erupcí, které se odehrály jak na severní, tak na jižní polokouli. Dle analýz předcházely mimořádně chladným létům v Evropě (a dalších regionech) v letech 1816, 1601, 1453, 1109, 574 a 541 právě velké sopečné erupce.

Historie nejničivějších erupcí v Evropě

Mezi nejničivější sopečné erupce v Evropě s devastujícími důsledky pro společnost a životní prostředí patří erupce sopky Etna, která má jeden z nejdelších záznamů sopečné činnosti na světě. I dnes zůstává jednou z nejaktivnějších sopek. Historické záznamy o činnosti sopky Etna sahají až do roku 1500 př. n. l. Erupce v roce 1169 si vyžádala 15 000 životů; o pět století později až 20 000 životů.

Vesuv, stratovulkán charakteristický výbušnými erupcemi, který se nachází východně od města Neapol v Itálii, je známý především díky erupci v roce 79 n. l., která pokryla popelem a kamením římská města Pompeje a Herculaneum a usmrtila přibližně 16 000 lidí. V současné době patří Vesuv mezi nejnebezpečnější sopky na světě, protože v jeho blízkosti žije přibližně 3 miliony lidí.

14. dubna 2010 vybuchl islandský vulkán Eyjafjallajökull podruhé za dva měsíce po 200 letech spánku. Erupce způsobila sloup popela, který se dostal do stratosféry, a oblak, který byl větrem odnesen do severní a západní Evropy. V Evropě jsou tedy nejaktivnějšími vulkány Etna, Stromboli, Reykjanes na Islandu, často se také mluví o "supervulkánu" Campi Flegrei.

V budoucnu můžeme očekávat sopečné erupce v oblastech, kde jsou sopky aktivní, ale i v oblastech, kde jsou neaktivní. Stratovulkány jsou považovány za nejnebezpečnější, protože jejich erupce mohou nastat bez varování, jsou výbušné a uvolňují obrovské množství materiálu, včetně pyroklastických proudů (rychlé proudy horkých plynů a vulkanického materiálu).

Monitorování sopečné činnosti: případ Mount Spurr

Sopka Mount Spurr na Aljašce se probouzí k životu a vědci varují před možnou erupcí v příštích týdnech či měsících. Tento 3374 metrů vysoký stratovulkán leží necelých 130 kilometrů západně od největšího města Anchorage.

Vulkanologové z Aljašské sopečné observatoře (AVO) zaznamenali v posledních měsících výrazný nárůst seismické aktivity pod sopkou. Od dubna 2024 zde detekovali přes 3400 zemětřesení, přičemž v posledních týdnech jich registrují více než 100 týdně.

Znepokojivá znamení

Kromě zvýšené seismicity pozorují i další znepokojivé příznaky blížící se erupce. Při přeletech 7. a 11. března naměřili významně zvýšené emise sopečných plynů. Množství oxidu siřičitého se oproti prosinci zvýšilo devítinásobně na 450 tun denně. Zaznamenali také deformace povrchu - nejbližší GPS stanice naměřila pohyb půdy o 6,5 centimetru směrem od sopky. To vše naznačuje, že pod povrchem se hromadí nové magma.

Podle zprávy AVO je erupce pravděpodobnější v oblasti Crater Peak. Summitová kaldera sopky Spurr nevybuchla několik tisíc let, zatímco Crater Peak byl aktivní v roce 1953 a třikrát v roce 1992.

Erupce po více než 30 letech

Poslední erupce Mount Spurr proběhla v roce 1992 a trvala několik hodin. Tehdy vytvořila sloupec popela sahající do výšky přes 15 km a způsobila mírný popílkový spad (do 6 mm) v jižní centrální Aljašce. Vědci předpokládají, že nová erupce by mohla mít podobný průběh. Varují však, že k výbuchu může dojít i bez dalšího varování, což by bylo extrémně nebezpečné pro turisty v okolí sopky i pro letadla přelétající nad ní.

AVO nyní monitoruje Mount Spurr pomocí sítě seismometrů, GPS stanic, infračervených senzorů a webových kamer. Plánuje také další přelety pro měření emisí plynů a povrchových teplot. Pokud by aktivita sopky nadále rostla, zvýšili by úroveň varování z aktuální žluté na oranžovou nebo červenou. Případná erupce by měla dopady na leteckou dopravu i život v Anchorage a okolí. Místní obyvatelé by se proto měli připravit na možné komplikace spojené s případným spadem popela, který může znečistit vzduch, pitnou vodu a narušit fungování elektroniky.

Nebezpečí hlavně pro letadla

Při erupci v roce 1992 muselo být na 20 hodin uzavřeno místní letiště kvůli popílku v ovzduší. Sopečný popel je pro moderní letecké motory velmi nebezpečný, jelikož se v horkém prostředí turbín taví a způsobuje jejich selhání. Letadla mohou být zasažena sopečným popelem i ve vzdálenosti několika stovek kilometrů od sopky.

Obyvatelé města měli při poslední erupci zůstat doma a v případě nutného pohybu venku nosit roušky. Erupce by na svazích sopky mohla způsobit nebezpečné bahnotoky a pyroklastické proudy - extrémně rychlé a žhavé směsi plynů, popela a kamení, které se řítí dolů po svazích sopky.

Mount Spurr patří mezi stratovulkány Aleutského oblouku, je jednou z 53 aktivních sopek na Aljašce a patří mezi ty s nejvyšším rizikem.

Ačkoli sopka vykazuje jasné znaky zvýšené aktivity, vědecké týmy zdůrazňují, že není jisté, zda erupce skutečně nastane. Aktivita se může v následujících týdnech buď dále stupňovat, nebo naopak postupně slábnout.

Erupce Cumbre Vieja na La Palma (2021)

Od 19. září 2021, kdy se k životu probudila sopka Cumbre Vieja, si její láva začala razit cestu skrz domy, silnice i pole. Západní část ostrova La Palma, který je součástí Kanárských ostrovů, tak postihla masivní destrukce. Družicová měření však i v této situaci pomáhají příslušným úřadům sledovat aktuální dění a rozhodovat o dalším postupu.

Družice přitom pomáhají mnoha různými způsoby - od fotografování toku lávy, přes sledování vyvržených plynů až po vyhodnocování rizik. Už více než tři týdny je Cumbre Vieja aktivní. Devátého října se objevila zpráva, že se zřítily části severního úbočí sopečného kužele, což způsobilo, že láva začala téct jinými směry. Jak uvádí Španělský národní geografický institut IGN, jedenáctého října zase bylo zachyceno 21 seismických událostí, z nichž největší odpovídala úrovni 3,8 na Richterově škále. Jelikož se na ranveji místního letiště začal hromadit popel a prach, bylo rozhodnuto o uzavření letiště. Od začátku erupce 19. září to bylo již podruhé, kdy bylo letiště uzavřeno. Desátého října pořídila evropská družice Sentinel 2 nové snímky lávové řeky, která ústí v jícnu sopky Cumbre Vieja.

10. října pořídila družice z řady Sentinel 2 snímek toku lávy. Vulkanologický institut na Kanárských ostrovech (Involcan) také uvedl, že proud lávy o teplotě 1240°C zničil i několik zbývajících budov, které stály severně od oblasti Todoque.

V reakci na probíhající erupci byl aktivován speciální režim Copernicus Emergency Mapping Service. Od jeho vyhlášení bylo vydáno 17 sledovacích mapových produktů, které sledují tok lávy, který do 8. října ovlivnil 497 hektarů a zničil více než 1100 budov. Družice na oběžné dráze nesou různé přístroje, jejichž měření se navzájem doplňují. Vědci tak mohou díky souborů různých družic získat komplexní informace, se kterými mají šanci lépe porozumět sopečným erupcím.

Senzory studující složení atmosféry dokáží identifikovat nejen plyny, ale také aerosoly (směs malých pevných nebo kapalných částic rozptýlených v plynu), které sopka při svém řádění vyvrhuje do ovzduší.

Přiložený snímek ukazuje emise oxidu siřičitého z erupce, který byl pořízen 6. října. O jeho vznik se postarala evropská družice Sentinel-5P, která zrovna letěla nad Atlantikem. Sentinel-5P je schopen monitorovat oxid siřičitý, aerosoly a popílek vyvržené sopečnou erupcí, ale také dovede sledovat jejich pohyb v atmosféře.

„Tato sopečná erupce ukazuje, jak data z družic Sentinel podporují různé služby programu Sentinel. Koncentrace oxidu siřičitého je možné sledovat dokonce online s využitím platformy Copernicus Sentinel-5P Volcanic Sulphur Dioxide. Tato platforma využívá data, která naměřila evropská družice Sentinel-5P a každý den ukazuje koncentrace tohoto plynu, který primárně pochází právě ze sopečných erupcí.

tags: #výbuch #sopky #emise #dopad #na #životní

Oblíbené příspěvky:

• Koš do koupelny Kella
• Zastoupení OZE v ČR
• Pavlovské vrchy – ekologie
• Více o programu zasedání
• Ekosystém tropického deštného pralesa