Влияния суперизвержения на атмосферу

Эти отложения пепла эквивалентны по объёму 800 куб.км. твёрдой породы. (Chesner etal., 1991). Отложения пирокластических потоков на Суматре имеют объём примерно в 2000 куб.км. (Chesner etal., 1991; Rose and Chesner, 1990).

Это даёт эквивалент твёрдой породы для всего извержения примерно в 2800 куб. км. Woods and Wohletz (1991) оценили высоту эруптивных облаков Тобы в 32 ± 5 km, а время выпадения пепла над Индийским океаном – в две недели или меньше. (Ledbetter and Sparks, 1979).

Высвобождение летучих соединений серы имеет исключительное значение для климатического воздействия извержения, так как в результате возникают аэрозоли серной кислоты в стратосфере (Rampino and Self, 1984).

Хотя содержание серы в риолитовых магмах в целом низкое, большой извергнутый объём достаточен, чтобы привести к большому выбросу летучих веществ.

На основании изучения концентраций серы в депозитах Тобы, Rose and Chesner (1990) оценили, что примерно 3 x 1015 гр H2S/SO2 (эквивалентно 1 x 1016 g аэрозолей H2SO4) могло высвободится из извергнутой магмы.

Количество мелкодисперсного пепла и аэрозолей серной кислоты, которые могли быть выброшены Тобой, было оценено независимо на основании данных меньших исторических извержений (Rampino and Self, 1992).

По этим оценкам, сверхизвержение Тоба могло создать вплоть до to 2 x 1016 г. мелкодисперсной пыли и примерно 1.5 x 1015 г. аэрозолей серной кислоты.

Физические и химические процессы в плотном аэрозольном облаке могут действовать самоограничивающим образом, значительно уменьшая количество аэрозолей серной кислоты (Rampino and Self, 1982; Pinto et al., 1989).

Используя одномерную микрофизическую и фотохимическую модель аэрозолей, Пинто (1989) показал, что в аэрозольном облаке, содержащем 1014 гр. SO2 важную роль играю конденсация и коагуляция, которые приводят к возникновению более крупных частиц, которые имеют меньший оптический эффект на единицу массы, и быстрее выпадают из атмосферы.

Однако, максимальное количество летучих соединений серы, которое они моделировали, было 2 x 1014 гр. SO2, и нет никаких данных относительно поведения больших количеств аэрозолей серной кислоты в более чем в 10 раз плотных облаках.

Другое возможное ограничение количества аэрозолей – это количество доступной воды в стратосфере, необходимой для превращения SO2 в H2SO4. Stothers et al. (1986) посчитали, что 4 x 1015 гр. воды доступно в стратосфере, и извержение Тобы могло добавить туда 5.4 x 1017 гр. H2O (Rose and Chesner, 1990), чего более чем достаточно, чтобы превратить серосодержащие газы в аэрозоли серной кислоты.
Исключительная сила извержения Тобы сделало его естественным предметом изучения с помощью анализа кернов полярного льда.

Исследования кернов льда из пробы GISP2 в Саммите, Гренландия, показали шестилетний период повышенной концентрации вулканической серы, датирующийся 71,100 ± 5000 и связанные с извержением в Тоба (Zielinski et al., 1996a, 1996b). Магнитуда этого всплеска содержания серы является самой большой за последние 110 000 лет по результатам GISP2.

Zielinski и др. (1996a) оценили, что полное суммарное атмосферное содержание H2SO4 за приблизительно 6-летний период находится в пределах от 0.7 до 4.4 x 10**15 гр, что в целом согласуется с приведёнными выше оценками на основании вулканологических техник и сравнения с меньшими извержениями. (Rampino and Self, 1992,1993a; Rose and Chesner, 1990). (Оценка количества находящихся в атмосфере (aerosol loadings) аэрозолей находится в пределах от 150 до 1000 мегатонн в год в течение приблизительно 6-летнего периода пика в кернах льда.)

Сигнал SO2, идентифицируемый с извержением Тоба, совпадает с началом 1000-летнего периода похолодания, обнаруживаемого по кернам льда между двумя короткими тёплыми периодами (межстадиальными), но отделённым от наиболее недавнего большого 9000-летнего оледенения примерно 2000-летним тёплым периодом.

Подобный же период похолодания между межстадиальными потеплениями можно наблюдать по следам пыльцы в северной Франции, с датировкой примерно 70 000 лет до назад. (Woillard and Mook, 1982).

Таким образом, информация из кернов льда свидетельствует, что след от Тобы обнаруживается в период перехода от тёплого межледникового климата и предшествовался и последовался резкими климатическими осцилляциями, которые предшествовали началу последнего большого оледенения. (Zielinski et al., 1996a, 1996b).