LA ACTIVIDAD VOLCÁNICA Y SUS EFECTOS SOBRE EL CLIMA MUNDIAL ¿CANTIDAD O COMPOSICIÓN QUÍMICA?

LA ACTIVIDAD VOLCÁNICA Y SUS EFECTOS SOBRE EL CLIMA MUNDIAL ¿CANTIDAD O COMPOSICIÓN QUÍMICA?

Existe un gran desconocimiento en cuanto al significado del calentamiento global, habitualmente se utilizan los conceptos de calentamiento global y cambio climático como sinónimos, cuando en realidad son conceptos diferentes.
El calentamiento global, es la causa del cambio climático, es decir, el aumento de la temperatura del planeta, provocan variaciones en el clima.

Las erupciones son un factor de la formación de cortezas, el estudio de las erupciones volcánicas, nos puede ayudar a mejorar los modelos climáticos, a la vez nos permite hacer predicciones climáticas estacionales e interanuales después de erupciones de gran magnitud ya que las erupciones volcánicas son una de las causas naturales del cambio climático en muchas escalas de tiempo, también proporciona apoyo para la teoría del inviernonuclear, . También permite separar las causas naturales de cada cambio climático de los efectos antropogénicos, que nos da una mayor confianza en la atribución del calentamiento global reciente a causas antropogénicas, y para finalizar, el estudio de las respuestas del clima a las erupciones volcánicas nos ayuda a comprender mejor los procesos de radiación importantes y dinámicos en el sistema climático.

Las plumas volcánicas representan el mecanismo principal para transferir calor y materia desde el interior de la Tierra a la superficie de esta, también existen procesos atmosféricos a gran escala que dispersan las plumas volcánicas a escala global produciendo efectos en el cambio climático mundial. Es primordial identificar los tipos de erupciones volcánicas que existen, para poder conocer e identificar los procesos atmosféricos y los efectos que pueden estos llegar a producir en el cambio climático.

Conceptos básicos para refrescar:

La tierra está formada por una serie de capas que envuelven al núcleo terrestre, la capa más superficial se denomina corteza, contiene todos los océanos y continentes, así como los diferentes accidentes topográficos terrestres, por debajo de ella se encuentra el denominado manto terrestre, que consiste en dos partes: la primera llamada manto superior y la segunda denominada manto inferior, luego podemos apreciar el núcleo interno. Éste último constituye el centro de la Tierra. Tanto el núcleo interno como el externo están formados de hierro con pequeñas cantidades de níquel, pero en el núcleo interno se encuentra en estado sólido, mientras que en el núcleo externo está parcialmente fundido, comportándose como un fluido. La temperatura estimada para esta capa es superior a los 3,000° C, lo cual hace que se mueva de forma conectiva. La corteza terrestre no está conformada de una sola pieza, como un cascarón que envuelve la tierra, está fracturada y formada por diferentes “pedazos”, cada “pedazo” se denomina placa.

Tabla 1. Tipos de roca profundidades y flujos de calor debido al transporte por conducción en las capas que forman la corteza y parte del manto superior en una región montañosa.

Cuando dos placas chocan o se empujan una a otra, el borde de una placa puede encajarse a fuerza bajo el borde de otra, al descender las rocas de la primera de abajo la superficie se somete a un intenso calor, lo cual se cree que se debe a la radiactividad de las rocas que las rodean, está tremenda presión que hay  por debajo de la superficie impide que la roca se funda a pesar de la alta temperatura, se estima del orden de 2.000° C.  En algunos puntos, como en el fondo de la corteza y la parte superior del manto, la temperatura es lo bastante alta y la presión lo bastante baja para fundir la roca sólida, la cual derretida forma “charcos” de piedra, casi líquida, llamada magma. Los gases disueltos del magma se escapan con facilidad, y esto afecta la forma en la que el volcán hace erupción, por lo general los gases escapan a altas temperaturas y varios son mortalmente venenosos.

Cabe destacar que no todos los volcanes son iguales, existen varios tipos, y la mayoría de ellos comparten determinados rasgos, como la salida a la superficie del magma, (mezcla de roca fundida, vapor de agua y gases).  La forma de un volcán va a depender del tipo de erupción, donde encontramos los centrales y los de fisura.

Los centrales en ellos el magma alcanza la superficie a través de un canal vertical o cráter, se pueden localizar en cualquier lugar del mundo, independientemente de su entorno geológico. 

Los volcanes de fisura están relacionados con zonas de tensión en la corteza que van a provocar fracturas verticales por las que el magma va a ascender formando diques. Este tipo de volcanes va a estar restringido a áreas en las que los esfuerzos de tensión predominen, por ejemplo, las cordilleras oceánicas.

A su vez el tipo de erupción depende de las características químicas del magma, o sea, el tipo de material que arrojan. En este aspecto se puede encontrar un paralelismo entre un volcán y un manantial termal, ambos arrojan fluidos calientes a la superficie (magma y agua respectivamente) y se puede clasificar de acuerdo con su composición química).

1.2 En la presente figura se muestran zonas volcánicas, así como volcanes con reciente actividad volcánica. En Australia no hay volcanes.

Las localizaciones volcánicas, en su mayor parte los volcanes se encuentran en zonas que se localizan cerca del mar, figura 1.2. Se cree que la placa gigante del pacífico es la causante del mayor número de volcanes activos, ya que esta enorme masa está ejerciendo presión sobre las costas occidentales de América del Norte y del Sur, así como sobre la costa oriental de Asia, por consecuencia todo el océano pacífico está rodeado por zona de volcanes que se le llama cinturón del circumpacífico o cinturón del fuego.

De los más de mil volcanes en el mundo, 576, en promedio anual, presentan cierta actividad (tan solo en Estados Unidos se consideran 68 potencialmente activos, el tercer país después de Japón e Indonesia), y un promedio anual de 50- 60 entran en erupción.

Los volcanes de Hawái poseen una composición basáltica por lo que arrojan magma poco viscosa, casi líquida, las burbujas que se forman de los gases volcánicos o de agua, en este tipo de magmas ascienden más rápido de lo que crecen radialmente, ocasionando una liberación de gases de manera tranquila y sin explosiones, en cambio en los magmas andesíticos, las burbujas crecen más radialmente de lo que ascienden en el seno del material, debido a que los magmas son más viscosos. Al crecer rápido producen altas presiones en el seno del magma y ocasionan explosiones en las que el magma es lanzado hacia la atmósfera en forma de fragmentos incandescentes, que se enfrían en la atmósfera y caen al suelo en formas de granos de arena de diversos tamaños.


En general, los principales gases y partículas emitidas por los volcanes son vapor de agua, bióxido de carbono, monóxido de carbono, bióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, hidrógeno, cloro, flúor, nitrógeno, metano y ceniza.

La manera en que afectan las erupciones volcánicas al tiempo y clima.

Las erupciones volcánicas pueden inyectar en la estratósfera decenas de químicos, gases activos y partículas sólidas en aerosol que afectan el balance radiactivo de la Tierra y el clima, alterando el equilibrio químico estratosférico.

Figura 1.3. Diagrama esquemático de entradas volcánicas en la atmósfera y sus efectos.

Las nubes volcánicas, después de semanas, convierten el SO2 en aerosoles de sulfato, esta nube de aerosoles, con un tiempo de aproximadamente 1 año, tiene consecuencias importantes en la radiación, tanto en onda corta como en onda larga. La perturbación resultante en el balance de radiación de la Tierra afecta las temperaturas superficiales a través de los efectos radiactivos directos, así como a través de efectos indirectos sobre la circulación atmosférica. En las regiones frías de la estratósfera, las partículas de aerosol también pueden servir como superficies para reacciones químicas heterogéneas que liberan cloro, destruyendo la capa de ozono de la misma manera que los aerosoles de agua y de ácido nítrico en las nubes estratosféricas polares.

El componente principal de las erupciones volcánicas es material magmático, que emerge como sólido, material lítico o se solidifica en partículas grandes, que se conocen como cenizas; estas partículas se caen de la atmósfera muy rápidamente, en escalas de tiempo en minutos y a unas pocas semanas en la tropósfera.

Se estima que los volcanes emiten anualmente unos diez millones de toneladas de SO2 de los cuales aproximadamente el 10% llega a la estratosfera (Halmer). El 90% restante permanece en la troposfera y su efecto en el sistema climático también es nulo. Para que el efecto en la temperatura global sea apreciable es necesaria una inyección masiva de aerosoles a la estratosfera que sea proporcionada por erupciones algo que como mucho suele ocurrir una o dos veces cada siglo. El último caso lo protagonizó en 1991 el volcán Pinatubo en Filipinas: desde el 13 hasta el 15 de junio la erupción inyectó 20 millones de toneladas de SO2 a una altura de 25 kilómetros y 3 semanas después la nube de aerosoles cubría toda la superficie del planeta provocando que el año siguiente la temperatura global descendiese entre 0.5 y 0.8 grados (Parker).

¿Dónde están los importantes sitios potenciales para futuras erupciones?

Para el monitoreo, predicción de respuesta a emergencias, aviones de alerta, y en tiempo real de la respuesta climática, es útil saber que volcanes son más propensos a entrar en erupción ya que esto implicaría la mejora en la realización de los mapas de riesgos y catálogos de peligros, todo esto con la ayuda de los trabajadores locales. Sabemos que en nuestro planeta el vulcanismo es uno de los procesos naturales que su potencial destructivo se potencializa al establecer ciudades en zonas de peligro o de actividad latente, esta situación será cada vez más común pues aumentará con el crecimiento natural de la población.

Los futuros avances en la comprensión de este importante aspecto de las interacciones planetarias de la litósfera en el sistema climático, será el resultado de los proyectos financiados que responden a las preguntas de esta índole, es necesario comprender los grandes efectos de este fenómeno, su ocurrencia puede dar lugar a grandes catástrofes, pero las consecuencias pueden ser reducidas si se comprende su naturaleza.

En resumen, el conocimiento actual de los efectos de grandes erupciones volcánicas nos proporciona la posibilidad de hacer predicciones climáticas estacionales e interanuales del calentamiento invierno en el hemisferio norte y refrigeración en verano después de grandes erupciones tropicales, además, las erupciones volcánicas proporcionan un análogo para algunas partes de la teoría del invierno nuclear. Efectos climáticos de una inyección masiva de aerosoles de hollín a la atmósfera por los incendios después de un holocausto nuclear mundial. El estudio de los efectos volcánicos en el clima nos permite separar las causas naturales del cambio climático inter-década de los efectos antropogénicos, las principales causas potenciales del cambio climático en una escala de tiempo para variaciones solares, las erupciones volcánicas y los gases antropogénicos de efecto invernadero.

La importancia del estudio de los volcanes es muy importante debido a que en la historia de la vida del planeta en la era del Pérmico-Triásico, una errupcion volcánica causo una extinción masiva, generando el termino y la extinción del 70% de los vertebrados terrestres y el 90% de las especies en los océanos, se considera que ha sido el peor desastre que jamás ha golpeado a la vida en la Tierra, si este hecho sucurrio una vez, que nos asegura de que no pueda volver a pasar en el presente.

Referencias: 

Pérez Flores, E. I. (2020). La actividad volcánica y sus efectos sobre el clima mundial…¿ Cantidad o composición química? (Bachelor's thesis, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla).

Referencias para profundizar.

Halmer, M. M., Schmincke, H. U., & Graf, H. F. (2002). The annual volcanic gas input into the atmosphere, in particular into the stratosphere: A global data set for the past 100 years. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 115(3–4), 511–528. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(01)00318-3.

Parker, D. E., Wilson, H., Jones, P. D., Christy, J. R., & Folland, C. K. (1996). The impact of Mount Pinatubo on world-wide temperatures. International Journal of Climatology, 16(5), 487–497.