د.فوزي يونس: البراكين وتغير المناخ.. نشاط بركان إتنا

تغير المناخ يتأثر بالعديد من العوامل، منها انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) التي تعزز ظاهرة الاحتباس الحراري، على الرغم من أن ثوران البراكين يطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون إلا أن تأثيرها على تغير المناخ يختلف عن تأثير الانبعاثات البشرية لعدة أسباب:

1. كمية الانبعاثات: الانبعاثات البركانية تكون عادةً في حالات محدودة وعابرة مقارنة بالانبعاثات البشرية الدائمة من الصناعة وحرق الوقود الأحفوري التي تتراكم على مر الزمن.

2. توزيع الانبعاثات: الانبعاثات البركانية غالباً ما تكون محلية ولها تأثير مؤقت على الغلاف الجوي ودرجة الحرارة. بالمقابل الانبعاثات البشرية توزعت على نطاق عالمي ولها تأثير دائم.

3. تأثير الجسيمات: بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون تطلق البراكين أيضًا جسيمات تعكس الضوء الشمسي وتمنع وصوله إلى الأرض مما يؤدي إلى تأثيرات باردة مؤقتة على المناخ.

نظرة علي جبل إتنا وكيف يغير المناخ

إتنا هو بركان واسع وعالي لدرجة أنه يمثل بالفعل كوكبًا خاصًا به. وفي نفس اليوم قد تجد الثلوج في الشمال وأشعة الشمس الدافئة في الجنوب والجفاف في الغرب والرطوبة في الشرق. لكن مزيج بعض العوامل هو الذي يحدد الطريقة التي يحدد بها جبل صقلية العظيم المناخ على الساحل.

بالإضافة إلى انبعاث الأبخرة والغازات وجزيئات الرماد الساخن في الواقع لدى إتنا جانب منهار الجانب الشرقي. يعد وادي ديل بوف الشهير بمثابة صحراء صغيرة تقع على جبل يبلغ ارتفاعه 3350 مترًا. من جدران وادي ديل بوف من بين أمور أخرى تنفتح فومارول التي تطرد الأبخرة وتخلق السحب من العدم. وهذا الوادي هو أول من ارتفعت درجة حرارته ليس فقط بسبب الحمم البركانية التي كثيرا ما تغزوه ولكن أيضا لأنه يستقبل شمس الصباح الأولى. يتضمن ذلك الذوبان السريع للثلوج في حالة وجودها وتكوين السحب التي يمكن أن تتحول أيضًا إلى عواصف رعدية في وقت قصير.

ليس من غير المألوف خاصة في أواخر الصيف، رؤية وسماع العواصف الرعدية فقط على الجانب الشرقي من البركان، ويساعد إتنا أيضًا على إيقاف أقوى تيارات الرياح.

وبالتالي، تقل احتمالية تشكل الأعاصير على منحدراته،  بل على العكس من ذلك، فإن دوامات الرياح تكون أكثر تواتراً على قمته وتشجع على تشكل السحب المقببة الجميلة التي تسمى “منازعات الرياح”.

جبل إتنا وانبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون

تنجم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الاستثنائية لجبل إتنا عن خزانات ثاني أكسيد الكربون العميقة هذا وتنقل الصهارة ثاني أكسيد الكربون المخزن في عباءة الأرض إلى البراكين حيث يتم إطلاقه في الغلاف الجوي. ويعكف حاليا فريق من الباحثين لدراسة الحالة ورصد النتائج التي يتم الحصول عليها باستخدام منهجيات جديدة لتوضيح مدي مساهمة البراكين في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الطبيعية.
كما إن نقل ثاني أكسيد الكربون المخزن في الغلاف الصخري للأرض أسفل هضبة هيبلين في جنوب إيطاليا على عمق يتراوح بين 50 إلى 150 كيلومترًا تقريبًا هو المسؤول عن انبعاث ثاني أكسيد الكربون الكبير بشكل استثنائي من جبل إتنا. هذه هي نتيجة البحث الذي أجراه فريق دولي من الجيولوجيين، بما في ذلك باحثون من جامعات فلورنسا (إيطاليا) وكولونيا (ألمانيا) ومن معهد الجيولوجيا البيئية والجيوينغجنيريا التابع لمجلس البحوث الوطني الإيطالي (CNR). وللتوصل إلى هذا الاستنتاج حدد الفريق نسب مجموعة معينة من العناصر في الصهارة المنبعثة من البراكين باستخدام طرق قياس متطورة وعالية الدقة.
هذا وعلى مدار العصور الجيولوجية اعتمدت الاختلافات في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل أساسي على الانبعاثات البركانية والتي يصعب تقديرها لأنها لا ترتبط بشكل مباشر بحجم الصهارة المنفجرة.

وفي الواقع تُصدر بعض البراكين انبعاثات كبيرة بشكل استثنائي من ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بالكمية التي يمكن إذابتها في الصهارة.
ربما يكون جبل إتنا هو المثال الأكثر وضوحًا حيث يساهم بنسبة 10% (9000 طن/يوم) من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية العالمية الحالية.
وهذا يعادل ثلاثة أضعاف ثاني أكسيد الكربون الذي ينبعث من بركان مثل كيلاويا (هاواي) والذي يثور أربعة أضعاف.
قام الفريق بدراسة الصهارة من أربعة براكين في المنطقة (إتنا وفولتشر وسترومبولي وبانتيليريا) وذلك باستخدام العنصرين النادرين النيوبيوم (Nb) والتنتالوم (Ta) كمتتبعين.

تكون نسب Nb/Ta ثابتة جدًا في العديد من الصخور ولا يتم تعديلها إلا من خلال عمليات جيولوجية قليلة – مثل تسلل المواد المنصهرة الغنية بالكربونات في وشاح الأرض.

وكشفت الدراسة أن الصهارة من جبل إتنا وجبل فالتشر تتميز بنسب Nb/Ta عالية للغاية، وهي أعلى من أي بركان نشط آخر داخل الصفيحة. وهذا يعني أن تركيبات الصهارة تشهد على وجود مناطق الوشاح الصخري أسفل جنوب إيطاليا الغنية للغاية بالكربون.
ترتبط هذه العملية ارتباطًا مباشرًا بالبيئة الجيوديناميكية المعقدة للمنطقة: تقع مناطق الوشاح الصخري الغنية بالكربون أسفل هضبة هيبلين في جنوب صقلية. يتم نقل هذه المجالات نحو المنطقة الواقعة أسفل إتنا عن طريق النشاط التكتوني وتحديدًا تراجع صفيحة الاندساس الأيونية. من المحتمل أن تحدث آلية متماثلة على الجانب الآخر من الصفيحة الأيونية، أسفل جبل النسر.

“تسمح لنا البيانات أيضًا باستنتاج مساهمة هذه المناطق الغنية بالكربون في الغلاف الجوي للأرض في الماضي، مما يشير إلى أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من جبل إتنا خلال نشاطه القديم ربما كانت أعلى مما هي عليه في الوقت الحاضر” البروفيسور الدكتور كارستن مونكر علق من معهد الجيولوجيا والمعادن بجامعة كولونيا.

وكان هو وفريقه مسؤولين عن القياسات عالية الدقة بما في ذلك العنصرين الحاسمين Nb وTa.

وأضاف الدكتور أليساندرو براجاني الباحث في كولونيا والآن في جامعة فلورنسا: “قد تكون مناطق مماثلة غنية بالكربون مخبأة تحت البراكين الأخرى في جميع أنحاء العالم، وبالتالي تساهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.” يمثل نهج العناصر النزرة المبتكر المستخدم في هذه الدراسة طريقة واعدة لتقدير مساهمة الغلاف الصخري المخصب بالكربون بشكل أفضل في إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البركانية سواء في الوقت الحاضر أو في الماضي والتي ربما لعبت دورًا رئيسيًا في تغيير مناخ كوكبنا.

وبذلك يمكننا القول بأن البراكين تسهم في تأثيرات متعددة على المناخ. عند ثورانها تطلق البراكين كميات كبيرة من الغازات والجسيمات إلى الجو بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون والرماد وثاني أكسيد الكبريت والمياه النيندريت. يمكن أن تؤدي هذه الانبعاثات إلى تأثيرات مؤقتة وطويلة الأمد على المناخ.

1. تأثيرات مؤقتة: يمكن للانبعاثات البركانية أن تؤدي إلى تبريد مؤقت للأرض، حيث تعكس الجسيمات الصغيرة الضوء الشمسي وتقلل من وصوله إلى سطح الأرض.

2. تأثيرات طويلة الأمد: على المدى الطويل يمكن لثاني أكسيد الكربون الذي يطلقه البركان أن يساهم في زيادة تركيزه في الغلاف الجوي، وهو ما يساهم في الاحتباس الحراري وتغير المناخ.

البراكين ومستوي ثاني أكسيد الكربون

مساهمة البراكين في مستوى ثاني أكسيد الكربون على سطح الكرة الأرضية تعتبر محدودة بالمقارنة مع مصادر الانبعاثات البشرية الرئيسية. عندما تثور البراكين، تطلق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، إلا أن هذه الانبعاثات تكون عادةً مؤقتة ومحدودة في المدى الزمني والمكاني.

تقديرات العلماء تشير إلى أن البراكين تطلق حوالي 0.3 إلى 0.4 جيجاتون من ثاني أكسيد الكربون سنوياً. في المقابل، النشاط البشري يطلق ما يقارب 36 جيجاتون من ثاني أكسيد الكربون سنوياً من خلال احتراق الوقود الأحفوري وغيرها من الأنشطة الصناعية والزراعية.

بالتالي يمكن القول إن البراكين تسهم بنسبة صغيرة جداً في ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون على سطح الكرة الأرضية مقارنة بالانبعاثات البشرية.

وفي النهاية فعلى الرغم من أن الانبعاثات البركانية تسهم بكميات صغيرة نسبياً من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالانبعاثات البشرية إلا أنها تشكل جزءاً من الديناميكية الطبيعية للمناخ وقد تؤثر في الظروف الجوية على المدى القصير.
وبشكل عام يمكن اعتبار تأثير ثاني أكسيد الكربون الناتج عن ثوران البراكين جزءًا من التقلبات الطبيعية في المناخ بينما تظل الانبعاثات البشرية الرئيسية المسؤولة عن تسارع زيادة درجات الحرارة على المدى الطويل.