Hnattræn áhrif Skaftárelda staðfest í nýrri rannsókn

Skaftáreldar ollu ekki hitabylgju sem gekk yfir meginland Evrópu sumarið sem gosið hófst en móðan frá því náði þvert yfir jörðina og jafnvel niður á suðurhvel jarðar. Þetta er á meðal niðurstaðan nýrrar rannsóknar erlendra vísindamanna á áhrifum Lakagígagossins á loftslag jarðar.

Eldgosið í Lakagígum sem hófst 8. júní árið 1783 var það stærsta á hærri breiddargráðum á jörðinni undanfarin þúsund ár. Áætlað er að það hafi spúið um 122 milljónum tonna af brennisteinssameindum út í andrúmsloftið á þeim átta mánuðum sem það stóð yfir. Um sexfalt meira af brennisteinsdíoxíði barst upp í efri lög lofthjúpsins en í risagosunum í Krakatá árið 1883 og Pínatúbó árið 1991.

Þekkt er að eldgos valda tímabundinni kólnun við yfirborð jarðar þegar brennisteinsagnirnar sem losna út í lofthjúpinn endurkasta sólargeislum aftur út í geim. Sú varð einnig raunin í Skaftáreldum. Meðalhiti í Evrópu lækkaði um allt að 1,6°C veturinn eftir að það hófst.

Vísindamenn hafa á hinn bóginn lengi klórað sér í höfðinu yfir óvanalegri hitabylgju sem gekk yfir Evrópu sumarið sem gosið hófst. Í júlí var hitinn um 1,6°C yfir meðaltali og leiddi það til uppskerubrests og raskana á lífi fólks í Evrópu.

„Þetta var ekki það sem menn bjuggust við að fá svona heitan júlímánuð ef þú ert með móðu í andrúmsloftinu. Þá tengja menn það yfirleitt við kólnun,“ segir Þorvaldur Þórðarson, prófessor í eldfjalla- og bergfræði við Háskóla Íslands,  sem hefur rannsakað Skaftárelda um áratugaskeið.

Vangaveltur hafa verið á kreiki um að tengsl gætu hafa verið á milli gossins og hitabylgjunnar. Sú tilgáta er hrakin í nýrri rannsókn sem birtist í vísindaritinu Journal of Geophysical Research: Atmosphere í síðustu viku. Vísindamennirnir notuðu loftslagslíkan til þess að líkja eftir veðuraðstæðum og áhrifum Skaftárelda á loftslagið.

Náttúrulegur breytileiki orsökin

Niðurstaða þeirra var sú að náttúrulegur breytileiki hafi verið orsök hitabylgjunnar. Skaftáreldar og gosmóðan hafi þvert á móti haft kólnunaráhrif og komið í veg fyrir að hitabylgjan yrði enn skæðari.

„Þessi hitabylgja var hluti af náttúrulegum breytileika innan loftslagskerfisins. Ef gosið hefði ekki orðið hefði hitabylgjan í rauninni getað orðið mun verri. Gosið olli kólnun um alla Evrópu. Hún kom samt ekki í veg fyrir hitabylgjuna en olli því að hún var ekki eins svæsin,“ segir Hera Guðlaugsdóttir, jarðfræðingur og loftslagssérfræðingur, sem hefur rannsakað loftslagsáhrif eldgosa.

Tilgátuna um að náttúrulegur breytileiki hafi verið orsök hitabylgjunnar 1783 setti Þorvaldur raunar fram í rannsókn árið 2003. Nýja rannsóknin byggir meðal annars á grunni rannsókna sem Þorvaldur og aðrir íslenskir vísindamenn hafa gert á eldgosinu, þar á meðal á magni brennisteinssameinda sem komu upp og sögulegum heimildum um þróun þess.

„Það er á svipuðum nótum og við komumst að á sínum tíma en við náttúrulega höfðum ekki allar þessar upplýsingar og líkanagerð sem þau hafa til að styrkja sínar túlkanir,“ segir hann við Vísi.

Þorvaldur segir að kenningar hafi verið uppi um að gróðurhúsaáhrif vegna brennisteinsdíoxíðs sem losnaði í gosinu gætu mögulega hafa valdið hitabylgjunni. Nýja rannsóknin taki þá skýringu algerlega út af borðinu.

Þess í stað var það þrálátt og víðfemt háþrýstisvæði yfir Norður-Evrópu sem bægði köldu heimskautalofti frá álfunni og gerði heitu lofti ættuðu sunnan frá Saharaeyðimörkinni kleift að flæða norður sem olli hitabylgjunni sumarið 1783.

Rannsakendurnir útiloka þó ekki að móðan frá Skaftáreldum gæti hafi verið ástæða þess að hæðin þráaðist svo lengi við yfir Evrópu. Sérstaklega gæti það verið móða sem náði upp í heiðhvolfið yfir pólsvæðinu, að sögn Þorvaldar. Hún hefði hitað upp þann hluta andrúmsloftsins og veikt svonefnt vestanvindabelti og myndað svigður í það.

Við þær aðstæður eru meiri líkur á að hæðir og lægðir gerist kyrrstæðar og þaulsetnar yfir ákveðnum svæðum. Kenningar eru uppi um að slíkar aðstæður sem myndast hafa undanfarna vetur á norðurhveli og hafa valdið hlýindum á norðurpólnum en kulda í Norður-Ameríku og Evrópu geti verið afleiðing hlýnunar norðurskautsins af völdum manna.

„Þessi nýja rannsókn útilokar ekki þessa skýringu en telur samt sem áður að þetta hafi sennilega frekar verið náttúrulegur breytileiki en að það hafi tengst gosinu,“ segir Þorvaldur.

Hamfarir á heimsvísu

Afleiðingar Skaftárelda fyrir Íslendinga voru hörmulegar. Gosmóðan olli kulda sem kom niður á heyskap auk þess sem tún voru víða eitruð af gosöskunni. Áætlað er að um 60% búfjár á landinu hafi drepist í kjölfarið. Hafís sem náði að landinu norðanverðu kom í veg fyrir að fólk gæti sótt sjóinn.

Hungur og farsóttir í móðuharðindunum svonefndu leiddu til þess að um tíu þúsund Íslendingar féllu, um fimmtungur þjóðarinnar.

Það voru ekki aðeins Íslendingar sem fundu fyrir áhrifum gossins. Eins og áður sagði kólnaði um allt að 1,6°C í Evrópu veturinn eftir að gosið hófst. Þorvaldur segir að á þessum tíma hafi Eyrarsund á milli Danmerkur og Svíþjóðar lagt þannig að menn gátu keyrt á vögnum á milli. Sögur séu um að fólk hafi skautað á milli borga með fram stöndum Hollands og að ís hafi verið á Mississippi-fljóti suður við New Orleans í Bandaríkjunum. Í Alaska fundust merki um að heilu þorpin hafi horfið af völdum kuldans.

Nýja rannsóknin sýnir fram á hvernig gosið hafði áhrif á monsúnvinda og rigningar á Indlandi og olli þurrkum í Norður-Afríku. Þá er það talið hafa valdið viðvarandi lægð við Japan í heilt sumar. Kuldi vegna lægðarinnar olli hrísgrjónauppskerubresti og einum mestu harðindum í sögu landsins þar sem um milljón manns fórst. Hugsanlega hafi um hálf milljón manns látist á Indlandi vegna þurrka.

Áhrifin náðu inn á suðurhvelið

Til tíðinda heyrir að rannsóknin bendir til þess að gosmóðan hafi náð alla leið á suðurhvel jarðar þar sem hún olli kólnun þó að hún hafi verið minni en sú sem varð á norðurhveli. Jarðvísindamenn hafa almennt talið að áhrif eldgosa á háum breiddargráðum séu staðbundin á þeirra hveli og að aðeins gos í kringum miðbaug geti haft áhrif á báðum hvelum jarðar.

Þorvaldur segir að ein af mögulegum ástæðum þess að gosmóðan náði alla leið suður á suðurhvelið hafi verið sú að eldgosið hófst að sumri. Þá séu aðstæður í andrúmsloftinu þannig að móðan kemst frekar á milli hvelanna.

„Þetta sýnir að gos eins og Skaftáreldar, hvað þá stærri gos, gætu alveg haft áhrif á bæði hvelin. Það er líka mikilvæg niðurstaða,“ segir hann.

Rannsóknir Heru á áhrifum eldgosa á loftslag benda til þess að skammtímaáhrif gosa á norðlægum breiddargráðum vari lengur en talið hefur verið, í allt að fimm ár. Þannig segir hún að rannsóknir hafi sýnt að kólnun í Evrópu af völdum Skaftárelda hafi valdið uppskerubresti, hungursneyð og faröldrum. Marktæk kólnun hafi greinst á árunum 1783 til 1786. Hún hafi jafnvel átt þátt í að skapa aðstæður fyrir frönsku byltinguna árið 1789.

Brennisteinsagnir úr Lakagígagosinu hafi haft bein áhrif á loftslag fyrst á meðan gosið var í gangi og í eitt til tvö ár eftir að því lauk. Hera segir erfitt að staðfesta nákvæmlega hvers vegna kuldans gætti í nokkur ár til viðbótar en leiðir líkur að því að gosið hafi haft áhrif á háloftavinda yfir Norður-Atlantshafinu.

Áhrifamesta veðurkerfið fyrir Evrópu nefnist Norður-Atlantshafssveiflan (NAO). Hera segir mögulegt að gosið hafi þvingað hana í svonefndan neikvæðan fasa sem hafi í för með sér kólnun yfir meginlandi Evrópu.

„Þetta er það sem ég hef séð í mínum rannsóknum að líkurnar á að Norður-Atlantshafssveiflan þvingist í neikvæðan fasa aukast eftir gos á hærri norðlægum breiddargráðum. Það getur verið meðal annars ein af ástæðum þess að kólnun varði svo lengi í Evrópu,“ segir Hera.

Ekki einfalt að einangra áhrif eldgosa

Að mati Heru staðfestir nýja rannsóknin vel þekkt skammtímaáhrif eldgosa vegna brennisteinsagna. Niðurstöðurnar undirstriki einnig mikilvægi þess að taka náttúrulegan breytileika í veðurfari með í reikninginn þegar reynt er að einangra hrein áhrif eldgosa á loftslagskerfi sem er í eðli sínu óreiðukennt.

„Það þarf einhvern veginn að leggja meiri áherslu á að einangra betur þessi áhrif sem eldgos hafa á loftslag,“ segir hún.

Í tilkynningu frá Rutgers-háskóla í New Jersey í Bandaríkjunum er haft eftir Alan Robock, prófessor við umhverfisvísindadeild skólans og einum höfunda rannsóknarinnar, að niðurstöðurnar bendi til þess að nær ómögulegt sé að spá fyrir um staðbundin loftslagsáhrif eldgossa, jafnvel eins stórra og Skaftárelda, vegna þess hversu óreiðukennt andrúmsloftið sé.

Hera er ekki sammála því mati Robock. Rannsóknin staðfesti það sem menn töldu sig vita um kólnunaráhrif eldgosa og sýni vísindamönnum frekar hvað þurfi að bæta.

„Þetta sýnir það að gos á hærri og lægri breiddargráðum geta haft þessi kólnunaráhrif en áhrifin fara auðvitað eftir því grunnástandi sem er hverju sinni. Stundum er veðurfar hlýtt og þá myndi kólnunin ekki valda miklum usla. En stundum er grunnástandið frekar kalt og þá myndi eldgos ofan á það valda ennþá meiri kólnun. Það gæti valdið usla,“ segir Hera.