В стратосферу поднялось огромное количество вулканического пепла и соединений серы, что снизило процент солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. В результате в следующем 1816 году глобальная температура понизилась на 0,4–0,7°C, в июне того года в Западной Европе и США шел снег, а лето там так и не наступило.
Фото: flickr.com / NASA Johnson
Фото: flickr.com / NASA Johnson
Приказ губернатора
В истории нашей планеты случались и более мощные по индексу эксплозивности (volcanic explosivity index, VEI) и индексу запыленности атмосферы (dust veil index, DVI) извержения вулканов. Таких мегаколоссальных извержений ученые пока насчитали пять. Первое из них произошло 2,5 млн лет назад и оставило на месте взрыва вулкана в Андах воронку размером 35 км на 25 км и объемом около 2000 куб. км. Все эти тысячи кубокилометров в виде обломков породы, пыли и серы поднялись в атмосферу на высоту около 30 км. Последнее из пятерки мегаколоссальных извержений в Новой Зеландии произошло 27 тыс. лет назад и выбросило в атмосферу примерно 1100 куб. км камней, пыли и пепла.
По шкале вулканической активности все они имели максимальный индекс эксплозивности, равный 8. Но их мощность была реконструирована вулканологами задним числом по размеру и форме кратеров (кальдер) на их месте и по остаткам твердых вулканических выбросов (тефры) и сульфатов в кернах (колонках) антарктического и арктического льда. В таких случаях всегда остаются сомнения в точности оценок, ведь было это очень давно. А извержение Тамборы, фактически его взрыв, было и пока остается самым мощным вулканическим извержением, задокументированным по всем историческим правилам.
Блогера с айфоном там в момент извержения, конечно, не было, но очевидцев было предостаточно. Правда, европейцы, находившиеся в тот момент на расстоянии в десятки и сотни миль от вулкана, только слышали череду взрывов, сопутствовавших извержению и похожих на отдаленную артиллерийскую канонаду. Но энергичный губернатор британской части Малайзии Томас Раффлз, который, собственно, и организовал аннексию этих территорий у голландцев всего несколько лет назад, поручил своим агентам оперативно, по горячим следам собрать и задокументировать показания очевидцев из местного населения, а на основе полученных документов он составлял отчеты и посылал их в Лондон. Именно они служат сейчас главным источником сведений об извержении Тамборы для историков и вулканологов.
Показания раджи
Как потом оказалось, самые информативные показания получил лейтенант британского флота Оуэн Филлипс от раджи Саугара, одного из четырех княжеств на острове Сумбава. Это собственно Сумбава, Домпо, Бима и Саугар. По современным оценкам, во время извержения и сразу после него погибли 72 тыс. человек. Такая точность вызывает резонные сомнения, но одно известно точно: раджа Саугара лишился почти всех своих подданных, а те, кого не сожгло раскаленной лавой, не убило осколками камней и ураганом, не утопило поднявшимся волнением, не засыпало пеплом, умирали от жажды, голода и поноса, вызванного примесью пепла во всем, что можно было съесть. От голода умерла даже одна из дочерей раджи.
Лейтенант Филлипс наладил на своем корабле доставку для несчастных воды и риса с соседних островов, а их повелитель рассказал ему, как все было. «Так как раджа сам был свидетелем извержения, то на отчет, записанный с его слов, можно положиться, пожалуй, больше, чем на любой другой из всех, что я мог получить»,— писал лейтенант Филлипс сэру Томасу Раффлзу. По словам раджи, вулкан проснулся 5 апреля и постоянно издавал гул, а 10 апреля около семи часов вечера, когда в этих широтах уже темнеет, раздался оглушительный грохот, и в небо из кратера вулкана поднялись три столба пламени, которые затем слились в один мощный столб огня и дыма, уходивший высоко в небеса, где терялся в клубах дыма. Иными словами, раджа наблюдал что-то очень похожее на хрестоматийную картину формирования ядерного гриба.
Сам же вулкан при этом был словно облит пламенем. С неба посыпались пепел и град из туфа, самые большие куски которого были величиной с два кулака. Для вулканологов все это типичная картина извержения плинианского типа. Впервые она была описана Плинием Младшим при извержении Везувия в 79 году н. э. Тогда вулкан погубил Помпеи и Геркуланум, вместе с жителями этих городов погиб дядя Плиния Младшего Плиний Старший, который как истинный ученый поспешил поближе к Везувию для наблюдений природного катаклизма и там в приступе астмы задохнулся от вулканических газов.
Год без лета
В отличие от Везувия извержение Тамборы было намного сильнее— по шкале VEI оно имело коэффициент эксплозивности 7 (VEI Везувия при извержении 79 года был равен 5) — и относилось к категории ультраплинианского сверхколоссального. Таких извержений в истории Земли вулканологи на сегодня насчитали всего шесть, включая взрыв вулкана Санторина примерно в 1610 году до н. э., породивший легенду о гибели Атлантиды. Извержение Тамборы считается самым крупным за последние 10 тыс. лет, но выбросы тефры и сульфатов в атмосферу при еще двух из шести извержений с VEI 7 тоже так сильно экранировали солнечную радиацию, что это вызывало глобальные похолодания. Мегаизвержение Флегрейских полей 40 тыс. лет назад вызвало, по мнению ученых, продолжительную «вулканическую зиму», во время которой температура воздуха на Земле понизилась на 5–10°С и вымерли неандертальцы. А извержение вулкана Ринджани в Индонезии в 1257 году привело к началу Малого ледникового периода в Средние века.
Впрочем, неандертальцы вымерли давно, и еще большой вопрос — от чего, а на следующий после извержения Тамборы 1816 год в Западной Европе и на восточном побережье США действительно не было лета. В июне, как уже сказано, там шел снег, а в остальные летние месяцы стояла промозглая дождливая погода. По современным оценкам, методом обратной экстраполяции (развитой глобальной сети гидрометеопунктов тогда еще не было) глобальная температура воздуха в том году снизилась на 0,4–0,7°C.
Европейские и американские художники-пейзажисты писали в том году на своих полотнах неправдоподобные кроваво-красные закаты. Лорд Байрон в Швейцарии от холода захандрил и сочинил стихотворение «Тьма», где довольно детально описал картину ядерной зимы. Читать это сейчас забавно, насколько его стихи подходят в качестве аннотации к статье Карла Сагана с соавторами «Nuclear winter: global consequences of multple nuclear explosions» («Ядерная зима: глобальные последствия множественных ядерных взрывов») в декабрьском номере журнала Science, после которой собственно и появилось понятие ядерной зимы и вошло в общественное сознание.
Но никто во времена Байрона, даже ученые, не связывал отсутствие лета в 1816 году в Европе и Америке с извержением Тамборы. С чего вдруг? Во-первых, короткие публикации в газетах, причем далеко не на первых полосах, которые повествовали о вулкане, погубившем массу папуасов в другом полушарии, могли вызвать ассоциации разве что у ученых-историков с диалогами Платона о гибели Атлантиды. Во-вторых, благодаря особенностям стратосферной миграции вулканической тефры и сульфатов в 1816 году лета лишились только страны, территориально входящие сейчас в НАТО. А в России, например, лето 1816 года было обычное, даже жарче среднего на один градус, в чем можно убедиться, почитав стихи 17-летнего Пушкина за тот год: на холод и дожди он не жаловался, хотя в юношеском возрасте стремился подражать Байрону. В-третьих, полностью отчеты сэра Томаса Раффлза об извержении Тамборы были опубликованы только в 1830 году и лишь тогда стали доступны ученым, но и это никак на них не повлияло.
Болонское предсказание
Ученые сразу и безоговорочно объяснили странный каприз летней погоды 1816 года пятнами на Солнце. Но одного этого объяснения было мало: неученый народ заподозрил, что ученые что-то скрывают, а подобные всенародные ожидания крупных неприятностей не принято обманывать. Так было и в XIX веке. В Times появилось то, что в истории науки получило название «болонское предсказание». Как сообщала лондонская Times в конце июня 1816 года, перепечатывая заметку из неназванной французской газеты, датированную 1 июня: «Согласно расчетам одного болонского астронома, 18 июля грандиозная катастрофа на Солнце приведет к всемирному пожару. Признаки наступающего конца света в настоящее время можно наблюдать на солнечном диске. Правительство (Папской области, в состав которой тогда входила Болонья.— Ред.), считая неприличным терпеть распространение подобных предсказаний, арестовало астронома».
Даже спустя два века от этой заметки за версту несет тем, что сейчас именуют фейком. Но он оказался достаточно «вирусным», чтобы вызвать заметное умопомешательство в Европе. В Лондоне некая Элеонора Сондерс, домашняя прислуга 62 лет от роду, повесилась, не дожидаясь Судного дня. В Сомерсетшире другая пожилая женщина горячо убеждала все свое семейство достойно подготовиться к концу света, а когда ее маленькая внучка в шутку неожиданно крикнула: «Бабуля! Конец света пришел!» — впала в кататонический ступор. Доктора привели ее в чувство, но бабушку пришлось отправить в Бедлам: она сошла с ума. По всей вероятности, подобные случаи были не единичными и не только в Англии. Многие задним числом вспоминали о переполненных церквях и крестных ходах в Европе в тот год.
Впрочем, как метко заметил один из современных исследователей феномена «вулканической зимы» Майкл Мунгер из Университета Орегона, подобные реминисценции относятся не к науке, а скорее к литературному жанру пастиш, который на русский язык лучше всего перевести как «былое и думы» (мемуары Герцена с таким названием, собственно, и написаны им в этом жанре скрытой самопородии).
На Сумбаве все спокойно
Впервые мысль о глобальных последствиях мощных вулканических извержений возникла у ученых после извержения Кракатау в 1883 году. Это извержение было в четыре раза слабее тамборского и относилось к категории 6 по шкале VEI. Но было достаточно сильным, чтобы вызвать ярко-красные зори по всей планете, а главное — практически моментальная телеграфная связь и уже достаточно густая сеть метеостанций на всех континентах (кроме Антарктиды) позволили ученым заметить и зафиксировать глобальный характер загрязнения земной атмосферы вулканической тефрой. Но и тогда прямой связи с климатом в ученых трудах не просматривалось.
Только в 1913 году профессор Университета Джорджа Вашингтона Уильям Хамфрис, выступая с докладом перед съездом астрономического общества Америки в Кливленде, сообщил коллегам, что глобальные климатические изменения, которые они фиксируют по физическим следам в ледниковых моренах и других геологических источниках, были вызваны пылью, выброшенной в атмосферу крупными вулканическими извержениями. Дополненная версия его доклада была опубликована в The Journal of the Franklin Institute. В ней профессор Хамфрис представил графики температурных данных с 1880 по 1912 год и сопоставил статистические отклонения от средних температур с данными об извержениях вулканов за тот же период. Совпадение падения температур с крупными извержениями было полным.
Хамфрис не претендовал на приоритет. В частности, он цитировал работу 1901 года швейцарских ученых братьев Саразин, где они писали, что «ледниковые периоды были вызваны поглощением солнечной радиации высокими облаками вулканической пыли». Но кто бы ни был первым, с этого времени пропажу лета в 1816 году наука объясняла исключительно извержением вулкана Тамбора, а вулканическая теория похолодания Уильяма Хамфриса стала обрастать деталями.
В частности, выяснилось, что высокодисперсные частицы вулканической тефры могут находиться в стратосфере на протяжении нескольких лет. Что сернистый газ, выбрасываемый в стратосферу, вступает в химические и фотохимические реакции с различными газовыми и аэрозольными компонентами атмосферы, в результате чего образуются новые аэрозольные частицы — сернокислотные и сульфатные. Что сульфаты гораздо сильнее, чем взвешенная в стратосфере вулканическая пыль, экранируют солнечную радиацию. Что пылевая эманация вулканов на 60–80% состоит из соединений кремния (а те на три четверти имеют морфологию осколков вулканического стекла размером до 250 мкм), на 10–30% — из сульфатов, остальное — кальциты (3–10%), соединения алюминия (0–20%) и железа (1–10%).
Отсюда вытекали практические выводы. Если не остановить, то затормозить глобальное потепление можно, закачивая диоксид серы в стратосферу Земли в районе полюсов, дальше его разнесет по всей стратосфере центробежной силой циркумполярных вихрей. Стоимость повторения ежегодно этой операции на порядок дешевле стоимости только одного пиара глобального потепления в развитых странах. При мощных вулканических извержениях правильным будет ограничивать авиасообщение вблизи них, как это сделали в ЕС в 2010 году после извержения исландского вулкана Эйяфьядлайёкюдль, отменив на несколько дней около 20 тыс. авиарейсов над Северной Атлантикой. Вулканическое стекло, или кварц,— это то, чем покрывают наждачную бумагу. Что бы там ни говорили представители авиакомпаний и лоббирующие их интересы эксперты, шлифовка авиадвигателя изнутри такой тефрой может закончиться очень плохо.
Что же касается Тамборы, то в 2011 году он надумал снова проснуться. Индонезийские власти подняли вулканическую угрозу до второго уровня (всего четыре уровня), а в 2012 году — до третьего уровня и составили план эвакуации миллионного населения острова Сумбава. Но Тамбора раздумал извергаться, и пока на Сумбаве все спокойно.