Este artículo se publica con la intención de compartir una recopilación estudiantil que necesariamente está sujeta a correcciones ortográficas, gramaticales, de forma  y de contenido.  Por este motivo debe considerarse como material en proceso de elaboración, aún no terminado.


LOS VOLCANES AFECTAN EL CLIMA DEL PLANETA

RESUMEN

Desde hace mucho tiempo se vienen haciendo estudios sobre los cambios que pueden ocasionar las erupciones volcánicas a causa de las enormes cantidades de químicos que estas lanzan a la atmósfera. Estos cambios climáticos son causados por la reducción de la radiación solar enfriando el clima unas décimas de grado debido al velo que forman los aerosoles, cenizas y polvo emitido por el volcán a la estratosfera, pero así mismo dependen de otros factores como por ejemplo la ubicación y el momento de la erupción. Como consecuencia de esto se pueden producir fenómenos como el Niño y la Niña y es posible que contribuyan al calentamiento global, fenómeno atribuido normalmente a la acción del hombre.

Desde hace tiempo, los efectos de las erupciones volcánicas sobre el clima han atraído la atención de los científicos, siendo el primero Benjamín Franklin quien en 1784 relató sus observaciones sobre la reducción de la radiación solar en el verano de 1783, atribuyendo esta a una erupción del volcán Laki, ubicado en Islandia, en el mismo año. Franklin supuso que las cenizas expulsadas por el volcán formaban una niebla seca a gran altura que causó los fuertes fríos registrados en el este de los Estados Unidos y el oeste de Europa en el invierno de 1783-84.

Existen dos tipos de volcanes: los difusivos y los explosivos. Los primeros humean continuamente y dispersan a baja altura gases, lava y cenizas. Por eso afectan solo a su entorno inmediato y no modifica mas que el microclima local.

Los volcanes explosivos se caracterizan por sufrir periódicamente erupciones súbitas y violentas, con suficiente energía como para impulsar polvo y compuestos químicos directamente hasta la estratosfera. Ello significa que puede resultar afectado el clima global.

Las erupciones volcánicas son de ínfima duración (del orden de horas), pero su efecto puede durar años. No todas las erupciones tienen importancia climática; sólo las explosivas, que lanzan violentamente gran cantidad de material (aerosoles, cenizas y polvo) hasta la estratosfera, donde no hay lluvia que lo lave. Las partículas que llegan a la estratosfera descienden rápidamente, de modo que, a los cinco o seis meses de una erupción violenta, menos del 10% de la cantidad inicial estimada de ellas puede aún permanecer en el aire. En cambio, el S02 reacciona con el vapor de agua y produce ácido sulfúrico (H2S04), que queda en suspensión en la estratosfera por hasta dos años, en forma de pequeñas gotas llamadas aerosoles. Tal lapso es suficientemente largo como para que esos aerosoles se dispersen por toda la atmósfera y ocasionen una merma del flujo de radiación solar que llega a la superficie del planeta, con lo que este se puede enfriar algunas décimas de grado. En consecuencia, el efecto de las erupciones volcánicas en el largo plazo depende, principalmente, de la cantidad de bióxido de azufre incorporado a la estratosfera. Algunas de estas sustancias y los gases que también emite el volcán, pueden hacer el efecto contrario: transparentes a la radiación solar y opacas a la terrestre (de onda larga); producen entonces el efecto invernadero, calentando el clima. Sin embargo, el primer efecto es mucho mayor que el segundo y el resultado neto es enfriamiento.

La intensidad de las erupciones se estima mediante un índice de explosividad volcánico (lEV), basado en factores como el volumen de ceniza y de fragmentos de roca expulsados, la altura de la columna nubosa y las características de la explosión. El IEV va de 1 a 8; en términos generales, para que alguna erupción  pueda afectar el clima global debe asignársele por lo menos un lEV de 4, aunque se han presentado erupciones de un orden menor que han modificado el clima al aportar una cantidad mayor de bióxido de azufre de lo normal.

Así mismo para que una erupción volcánica cause efectos sobre el clima global debe encontrarse en un tiempo y un espacio determinado, para que los gases y las partículas expulsadas puedan ser esparcidos por toda la atmósfera por medio de los vientos. Aparentemente los mejores lugares para afectar el clima del planeta son las locaciones ecuatoriales.

En conclusión para que una erupción volcánica genere cambios climáticos debe cumplir que:

·         Sea una erupción explosiva que lleve las partículas y los gases expulsados por encima de la estratosfera, ubicada 10 km por encima de la superficie terrestre.

·         Involucre cantidades significativas de bióxido de azufre.

·         Se ubique en un lugar y un tiempo adecuados, en donde los vientos puedan distribuir tanto los gases como las partículas por toda la atmósfera.

Utilizando variados datos preexistentes y mediante el uso de modelos matemáticos, Peter Lamb y John Mítchell calcularon un índice de polvo volcánico velador (PVV) para el lapso que va desde el inicio del siglo XVII hasta el principio de la década de los 80; este índice se trata de un indicador de la opacidad óptica del polvo volcánico.

En la gráfica se puede apreciar que la actividad volcánica fue intensa entre 1810 y 1900, resultó prácticamente nula entre 1920 y 1950 y reapareció en las últimas décadas en forma moderada. El mayor índice de todos fue el del volcán Tambora, en la isla de Sumbawa (Indonesia), que ocurrió en 1815 y es considerada la mayor de los últimos cinco milenios; con ella el PVV superó el limite superior de la escala con que se lo mide. La actividad volcánica se volvió a intensificar después con la erupción del monte Pinatubo (IEV 6) en las Filipinas, en junio de 1991, la mayor registrada desde el inicio de las observaciones satelitales de la atmósfera.

En  esta figura se consignan las temperaturas del aire desde 1790 en adelante, medidas en la estación climatológica del Hohenpeissenberg (A), ubicada a mil metros de altitud en los Alpes bávaros. Se trata de un registro confeccionado ininterrumpidamente durante un extenso periodo, en una región que prácticamente no ha sufrido cambios en los últimos dos siglos. Los resultados señalan que la temperatura del aire cayó alrededor de 1,5ºC en cerca de un siglo, desde fines del siglo XVIII hasta 1880, y que luego volvió a subir y se aproximó a los valores iniciales a finales de la década de 1950; desde entonces permaneció prácticamente constante. Si esos registros se comparan con los de la primera figura, puede postularse que, con un pequeño retardo, los cambios de la temperatura se correlacionan bien con las variaciones del índice de polvo volcánico velador.

Las mediciones efectuadas en la estación de Baviera (B) también se pueden comparar con una estimación de los cambios de la temperatura media global del aire realizada en 1988 para el período que se extiende entre 1880 y el presente. Los valores de esta muestran un crecimiento continuo a partir del momento inicial indicado. Luego de comparar entre sí los gráficos A y B, se ha sugerido que el debate actual sobre el calentamiento global, normalmente atribuido a la acumulación de anhídrido carbónico (CO2) en la atmósfera producido por incendios en las selvas tropicales y por el uso de combustibles fósiles, seria diferente si las estimaciones citadas sobre cambios de la temperatura media global del aire se hubieran extendido hasta abarcar algunas décadas antes que 1880. El gráfico A parece indicar que hacia 1840 la temperatura era similar a la actual, lo que autorizaría a preguntarse si la disminución de la cantidad de aerosoles de origen volcánico suspendidos en la atmósfera no seria una explicación más adecuada del calentamiento del planeta que el uso de combustibles fósiles y los incendios de bosques tropicales.

Esta posibilidad podría resultar avalada por las estimaciones de los cambios de la temperatura media global que consigna la figura según las cuales un 80% del calentamiento global de la tierra se produjo antes de 1950, esto es, cuando los incendios de bosques tropicales y el consumo de combustibles fósiles era mucho menor que hoy, y cuando la concentración de C02 en la atmósfera era inferior a 315 partes por millón, comparada con la actual de 356 ppm. Para reflexionar sobre la actividad volcánica como causante del calentamiento global debe tenerse en cuenta que el tiempo transcurrido entre el comienzo del siglo XIX y 1880 fue de gran actividad volcánica, lo que se correlaciona bien con la caída de la temperatura del aire. Algunos años después de la erupción del Krakatoa (IEV 6) en Java, en 1883, la actividad volcánica se redujo, la estratosfera se tomó más limpia y la temperatura media del aire aumentó, hasta que, a partir de 1960, después de la erupción del Pinatubo y con el retorno de la actividad volcánica, volvió a disminuir.

Cuando la estratosfera está más limpia, la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra aumenta la evaporación del agua y conduce a que haya mayores lluvias. El caso opuesto tiene lugar luego de largos períodos de actividad volcánica, cuando el aumento de aerosoles en la estratosfera reduce la cantidad de radiación solar que llega a la superficie del planeta, lo que trae la caída de la temperatura y de las precipitaciones.

Hasta el momento se han tratado los efectos a largo plazo, ya que es mucho más difícil determinar las consecuencias de la actividad volcánica sobre cambios climáticos producidos en el corto plazo (término de uno o dos años), porque en tal lapso el clima está sometido a la influencia de muchos otros factores, como variaciones en las capas de nubes y en la acumulación de nieve o hielo en los casquetes polares. Además, todavía no es posible disponer de un registro completo de la actividad volcánica de la Tierra.

Así mismo la naturaleza del material expulsado durante una única erupción dificulta identificar sus efectos climáticos. Cuando se compone de poco S02 y muchas partículas, las consecuencias probablemente no se extiendan más allá de seis meses del momento en que se produjo, mientras que si hay abundante S02 las repercusiones sobre el clima pueden durar más de dos años. Otra variable importante es la dirección de los vientos que transportan los aerosoles en la estratosfera.

Los aerosoles se dispersan rápidamente en el sentido de los paralelos y rodean la Tierra en dos o tres semanas, llevados por vientos que circulan en esa dirección; en el sentido de los meridianos, en cambio, tardan más en desplazarse: los aerosoles producidos por erupciones cercanas al ecuador demoran hasta seis meses en llegar a los polos. El efecto de los aerosoles de origen volcánico es desigual en diferentes lugares de la Tierra, siendo las regiones tropicales las más afectadas al recibir la mayor parte de la radiación solar. Así mismo el hemisferio sur, al presentar menos porción de continente que el hemisferio norte, tiene una mayor capacidad de conservar constante su temperatura (gracias a que los océanos responden más lentamente a las variaciones de la radiación solar) y reaccionar más lentamente a los cambios de irradiación causados por los aerosoles. Otro factor importante es el momento del ciclo anual del clima en que el material volcánico entra en la atmósfera. Se tiene un mayor efecto si la erupción coincide con la fase de calentamiento de la Tierra.

Con la erupción del Chichón, entre el 30 de marzo y el 3 de abril de 1982, a diez grados de latitud norte, la radiación solar recibida por la superficie terrestre situada entre los 5º de latitud sur y los 40º de latitud norte se redujo entre 3% y 4%, gracias a que los aerosoles expulsados, en junio de ese año, ocupaban dicha banda, en el momento del ciclo anual de temperatura en que los continentes del hemisferio norte se estaban calentando. Más de un año después de la erupción, los aerosoles alcanzaron una distribución más uniforme en las distintas latitudes, con una  mayor presencia de aerosoles en las altas latitudes del norte (en primavera y verano), donde se ubican la mayoría de las masas continentales de ese hemisferio, lo que redujo el calentamiento de la superficie terrestre, disminuyendo el ascenso de masas de aire húmedo y caliente que originan las nubes. En tales condiciones, aumenta la presión atmosférica sobre los continentes y se reduce la diferencia de presión entre estos y el mar, con lo que se ve disminuida la transferencia de aire continental al océano, esto a su vez disminuye la intensidad de los vientos alisios. Lo descrito da lugar a un menor desplazamiento hacia el sur, en el Atlántico, de la llamada zona de convergencia intertropical (ZCIT), en la que los alisios de ambos hemisferios se encuentran sobre el océano y generan una región de aire ascendente que rodea el ecuador.

Paul Handler, de la universidad de Illinois, ha comprobado que el enfriamiento de los continentes con relación a los océanos, por menor absorción de radiación solar, corresponde con la fase negativa de la llamada oscilación del sur.

Esa correspondencia llevó a  Handler, a sugerir que el fenómeno del Niño se iniciaría y mantendría por la presencia de aerosoles volcánicos en el momento adecuado del ciclo anual de temperaturas. Así mismo comprobó que, entre 1882 y 1988, ambos acontecimientos ocurrieron de manera coincidente doce veces; calculó que la probabilidad de que esas coincidencias hubieran resultado del azar era muy baja (entre dos y cinco en diez mil), y mostró que el índice de la oscilación del Sur (lOS) resultaba positivo desde un año antes hasta un mes después de una erupción, y se convertía en negativo hasta dieciséis meses después de ella. Estas observaciones proporcionan fuertes evidencias de que la presencia de aerosoles en la estratosfera, en el hemisferio norte, en zonas vecinas al ecuador, puede provocar el fenómeno ENOS, que, a su vez, es capaz de afectar el clima de todo el planeta. El mismo autor sostiene que en el hemisferio sur los aerosoles también inducen fenómenos ENOS, pero de menor intensidad y duración.

En contraste con estos procesos, cuando no hay aerosoles de origen volcánico cerca del ecuador sino sólo en latitudes superiores a los 30º norte, se producen disminuciones anómalas en la temperatura del Pacifico oriental y se registran IOS positivos, lo que da lugar a la Niña,  fenómeno opuesto al del Niño. Sucede que, en esa ubicación, los aerosoles ocasionan el enfriamiento relativo de los continentes, en particular el sur de Eurasia, provocan el descenso  de masas de aire y hacen aumentar la diferencia entre la presión atmosférica de los continentes y del Océano. Ello da lugar a la intensificación de los vientos alisios, que aumentan la surgencia de aguas profundas en el Pacífico a lo largo de la costa oeste de América del Sur y conducen a una mayor penetración de la ZCIT en el Atlántico sur.

En la segunda mitad de 1991 (después de la erupción del Pinatubo), las regiones que evidenciaron mayor reducción de la radiación solar fueron la Amazonia, el Congo y las franjas ecuatoriales de los océanos Atlántico y Pacífico. Durante 1992, la temperatura de la troposfera fue inferior a la media. Handler predijo que, si las concentraciones de aerosoles permanecían altas, la estación de lluvias de 1993 se vería afectada, lo que ocurrió: la sequía de 1993 fue una de las peores del siglo en el nordeste brasileño. Debe tenerse en cuenta que, si simultáneamente se produce un fenómeno ENOS -que de por sí suele reducir en entre un 30% y un 40% las lluvias en el cinturón tropical-, será difícil estimar los efectos directos de los aerosoles sobre la reducción de las lluvias en la región.

Lo descrito hasta aquí permite plantear una hipótesis para explicar las intensas lluvias y sequías que afectan al territorio brasileño. La presencia de concentraciones elevadas de aerosoles en latitudes cercanas al Ecuador hace que, en términos relativos, la zona inferior de la troposfera y la superficie de la Tierra resulten más frías. También conduce a que sea menor la humedad del aire y a que aumente la presión atmosférica sobre la Amazonia y el nordeste del Brasil. Lo último resulta favorecido por la aparición de un fenómeno ENOS y el descenso de masas de aire en el Atlántico sur, asociado con la zona de convergencia de América del Sur (ZCAS). La ZCAS esta frecuentemente asociada con fuertes lluvias en el centro-oeste brasileño y en el sur de la región amazónica.

Con la ZCAS estacionada sobre el sur de la Amazonia, las lluvias aumentan en esas regiones e incrementan el caudal de los afluentes de la margen derecha del Amazonas, con lo que el río alcanzaría al año siguiente un caudal máximo superior al promedio. Se verificó esta hipótesis comparando series históricas (desde 1903) de registros de la altura del río en el puerto de Manaos y otros sobre erupciones volcánicas. Se identificaron así dieciocho posibles casos, sucedidos entre 1913 y 1992, y otros tres entre 1903 y 1912, diecisiete de los veintiuno coinciden con erupciones cuyo IEV era igual o mayor que 5 y que acontecieron uno o dos años antes de la crecida del río; los otros cuatro se Corresponden con erupciones caracterizadas por un IEV inferior a 4, pero que expulsaron grandes cantidades de SO2 en la atmósfera, siempre, en los años anteriores a las grandes crecidas ocurrieron episodios ENOS, en los que la intensidad de las lluvias en el norte amazónico fue inferior a la normal. Lo anterior requiere una corroboración estadística más rigurosa, pero parece fundamentar la idea de que la presencia de aerosoles volcánicos sobre zonas vecinas al ecuador en el hemisferio sur aumenta la posibilidad de sequías en la Amazonia.(A).

Existe otra posible consecuencia de la presencia de aerosoles volcánicos en latitudes cercanas al ecuador, la cual es que tengan lugar fenómenos de características opuestas, que ocurrirían cuando los aerosoles volcánicos sólo se encontraran sobre sitios alejados del ecuador, en las altas latitudes. En lugar del Niño sobrevendría la Niña, con lluvias exageradas en la Amazonia. (B)

Los modelos explicativos de los cambios climáticos que dejan de lado el vulcanismo han sido incapaces de predecir el Niño, por lo tanto la teoría de Handler sobre la participación de los aerosoles volcánicos en el clima debe ser considerada una contribución más que ayude a acercarse a la previsión de los fenómenos ENOS y de otras catástrofes climáticas.

La anterior recopilación de información se realizó con el fin de conocer la influencia de los volcanes y sus extraordinarias explosiones sobre el clima del planeta, información de gran importancia ya que como se describió anteriormente estos puden ser causantes  de cambios y fenómenos climáticos tales como el Niño y la Niña. Así mismo se quiere buscar, por medio de este articulo, el interés de la comunidad científica en general, ya que los cambios climáticos del planeta afectan a toda la humanidad.

REFERENCIAS  BIBLIOGRÁFICAS

·         DECKER, Robert and Barbara. Volcano watching. Hawaii Natural History Association 1991. Fourth Edition. Printed by Tongg Publishing Co., Ltd. Honolulu, Hawaii, U.S.A.

·         www.tercera.cl/diario/1999/10/09/09.19.3a.INT.VOLCAN.html

·         www.lafacu.com/apuntes/ecologia/clima/default.htm

·         omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/127/htm/sec_16.htm

·         www.cienciahoy.org/hoy38/volcan1.htm

Maria Claudia Ordóñez C.

Santiago Velez V.


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