تشير دراسة جديدة إلى أن الانفجارات البركانية في المناطق الاستوائية (23 درجة شمالاً / جنوب خط الاستواء) قد ارتبطت بالاضطرابات المفاجئة في دورات المناخ العالمية في المحيط الهندي على مدى المليون عام الماضية. نشرت داخل رسائل البحوث الجيوفيزيائية. إن التذبذب الجنوبي لظاهرة النينيو (ENSO) وثنائي القطب في المحيط الهندي (IOD) عبارة عن تفاعلات مناخية بين المحيط والغلاف الجوي تبين أنها مضطربة لما يقرب من عقد من الزمن قبل العودة إلى مستويات خط الأساس قبل الثوران، والتي يزداد تأثيرها مع ارتفاع شدة الثوران.

يحدث IOD بسبب التباين بين الشرق والغرب في درجة حرارة سطح البحر مع درجات حرارة أكثر برودة من المعتاد في شرق المحيط الهندي وأكثر دفئًا في الغرب. وفي المرحلة الإيجابية، يسبب تغيرات كبيرة في درجات الحرارة وهطول الأمطار وأنماط الرياح في المناطق المجاورة، وعادة ما يسبب فيضانات في شرق أفريقيا وموجات جفاف في شرق آسيا وأستراليا. يتم عكس هذه الشروط خلال مرحلة IOD السلبية.

قام بنجامين تايجر، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد وودز هول لعلوم المحيطات (WHOI)، المشروع المشترك لعلوم المحيطات/علوم المحيطات التطبيقية والهندسة، الولايات المتحدة الأمريكية، والدكتورة كارولين أومينهوفر، من معهد وودز هول لعلوم المحيطات، بمحاكاة نظام الأرض المجتمعي المفقود باستخدام نماذج نظام MMCE . -LME) وإدخال البيانات من بعض أكبر الانفجارات التاريخية، بما في ذلك Samalas (1258)، Que (1452)، Tambora (1815)، Huaynaputina (1600) وPinatubo (1991).

تؤدي الانفجارات البركانية القوية في المناطق الاستوائية إلى حدوث IOD سلبي خلال سنة الثوران، ويكون التأثير أكثر أهمية من اتجاه التبريد العام الذي شوهد في المناطق الاستوائية بعد الثوران في المناطق الاستوائية تليها مرحلة إيجابية في العام التالي. تستمر هذه الحالات الشاذة الإيجابية والسلبية في IOD لمدة 7-8 سنوات بعد الثوران، قبل أن تعود الإشارة إلى ظروف ما قبل الثوران.

ويتأثر هذا النمط أيضًا بمرحلة أخرى من دورة المناخ تسمى التذبذب بين العقدي في المحيط الهادئ (IPO)، والتي تستمر من 20 إلى 30 عامًا وتمتد على مساحة كبيرة في نصفي الكرة الأرضية. خلال المراحل الإيجابية يكون المحيط الهادئ الاستوائي أكثر دفئًا والمناطق الشمالية أكثر برودة، بينما خلال المراحل السلبية يكون العكس صحيحًا.

وجد الباحثون أن مرحلة IPO السلبية أدت إلى IPO سلبي قوي وكان مشابهًا لـ IPO/IOD الإيجابي، مع درجة حرارة سطح البحر الهادئ الاستوائية خلال IPO لها تأثير كبير على قوة استجابة IOD الأولية.

وفي الوقت نفسه، تتزامن تقلبات النينيو (التي تتغير فيها درجة حرارة سطح المحيط الهادئ بما يصل إلى 3 درجات مئوية وتؤدي إلى تغيرات مناخية) مع ارتفاع درجة حرارة ظاهرة النينيو بعد الانفجارات الاستوائية الكبيرة، خاصة خلال أشهر الشتاء الشمالية (ديسمبر-فبراير) من عام 2016. السنة الأولى بعد الانفجار. بعد وقوع الحدث، تسود ظروف ظاهرة النينيا بعد ذلك.

ويمكن تفسير ذلك من خلال التدرج المعزز لدرجات الحرارة بين أرض وبحر أفريقيا والمحيط الهندي، والرياح التجارية الغربية وارتفاع المياه الباردة في شرق المحيط الهادئ. وجد تايجر والدكتور أومينهوفر أن استجابة ENSO تتخلف عن IOD الإيجابي لمدة شهرين. وفي الوقت نفسه، حددت عمليات المحاكاة وجود IOD سلبيًا مع ظروف النينا القوية في سنوات ما بعد الثوران من 3 إلى 5 سنوات.

هناك عامل آخر يؤثر على درجات حرارة سطح البحر، وبالتالي الاستجابات المناخية، وهو عمق الخط الحراري (التدرج المفاجئ في درجات الحرارة) داخل المحيطين الهندي والهادئ. تتميز الفاشيات في ظل ظروف الاكتتاب العام الإيجابي بوجود خط حراري ضحل فوق حوض المحيط الهادئ الهندي الدافئ وخط حراري عميق فوق غرب المحيط الهندي وشرق المحيط الهادئ في ظل الاكتتاب العام السلبي.

في الحالة الأولى، يمتد الخط الحراري فوق شرق المحيط الهندي، مما يضعف تدرج درجة حرارة سطح البحر وبالتالي يحيد IOD بعد الانفجار. وحيث إنه، في ظروف ما بعد الانحدار الحراري، يتم تعزيز التدرج في درجة حرارة سطح البحر، مما يهيئ حوض المحيط الهندي لأحداث سلبية قوية للاكتتاب العام الأولي بعد الانفجار البركاني. وتظهر هذه التأثيرات بشكل أوضح في السنة الأولى بعد الحدث وتتضاءل بعد ذلك.

ومن المهم أيضًا ملاحظة توقيت الثوران خلال فصل الربيع (مارس-مايو) والذي سيؤثر على استجابة IOD/ENSO في نفس العام، في حين أن حدوثه لاحقًا سيكون له تأثير مناخي متأخر أو معتدل.

بالإضافة إلى التأثير على المناخ، يؤثر الهباء الجوي المنبعث من الانفجارات البركانية على التأثير الإشعاعي العالمي، والتوازن بين الإشعاع الشمسي الوارد والصادر. ويتسبب هذا في حدوث موجة تبريد جوي بعد الانفجار يمكن أن تستمر لأشهر أو سنوات، وبالتالي فإن التأثير على IOD/ENSO يجب أن يكون أقوى من تأثير انخفاض درجات الحرارة.

تعتبر هذه النتائج مهمة لإجراء تقييمات المخاطر في المناطق المعرضة للانفجارات البركانية والاستعداد للأحداث المناخية المتطرفة الناتجة، مما يساعد على تخفيف بعض التأثيرات على البيئة والمجتمعات المحلية.