Eclipses lunares iluminam o tempo e o impacto climático do vulcanismo medieval

Sep 14, 2023

Nature volume 616, páginas 90–95 (2023) Citar este artigo

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O vulcanismo explosivo é um dos principais contribuintes para a variabilidade climática em escalas de tempo interanuais a centenárias1. Compreender os impactos sociais de campo distante das mudanças climáticas forçadas pela erupção requer cronologias de eventos firmes e estimativas confiáveis ​​tanto da carga quanto da altitude (ou seja, troposférica versus estratosférica) do aerossol de sulfato vulcânico2,3. No entanto, apesar do progresso na datação de núcleos de gelo, as incertezas permanecem nesses fatores-chave4. Isso dificulta particularmente a investigação do papel de grandes erupções agrupadas temporalmente durante o Alto Período Medieval (HMP, 1100–1300 dC), que foram implicadas na transição da quente Anomalia do Clima Medieval para a Pequena Idade do Gelo5. Aqui lançamos uma nova luz sobre o vulcanismo explosivo durante o HMP, com base na análise de relatórios contemporâneos de eclipses lunares totais, dos quais derivamos uma série temporal de turbidez estratosférica. Ao combinar este novo registro com simulações de modelos de aerossóis e proxies climáticos baseados em anéis de árvores, refinamos as datas estimadas de cinco erupções notáveis ​​e associamos cada uma delas com véus de aerossóis estratosféricos. Cinco outras erupções, incluindo uma responsável pela alta deposição de enxofre sobre a Groenlândia por volta de 1182 dC, afetaram apenas a troposfera e tiveram consequências climáticas silenciosas. Nossas descobertas oferecem suporte para uma investigação mais aprofundada da resposta climática de escala decenal a centenária a erupções vulcânicas.

Grandes erupções vulcânicas explosivas podem injetar enormes quantidades de gases contendo enxofre na estratosfera, onde geram aerossóis de sulfato1. Os véus de aerossóis resultantes perturbam o balanço de energia da Terra, induzindo anomalias sazonais e regionais de temperatura e precipitação da superfície, cuja gravidade em combinação com vulnerabilidades sociais tem sido associada a casos históricos de déficits agronômicos e de pastagens, agitação civil e política, pestilência e migração6. Embora o registro geológico constitua a evidência primária do vulcanismo passado, com cronologias baseadas em radiocarbono e outros métodos radiométricos, os núcleos de gelo polar fornecem indiscutivelmente a imagem mais abrangente e acessível do vulcanismo climaticamente notável por meio da compilação de séries temporais de deposição de enxofre2,4. De particular interesse em tais registros é a proliferação de erupções ricas em enxofre durante o HMP (por volta dos séculos XII e XIII), começando com um conjunto de eventos por volta de 1108–1110 dC (ref. 7) e incluindo a colossal erupção de Samalas por volta de 1257 dC (ref. 8,9). Esses eventos foram associados a um resfriamento substancial e a crises de subsistência7,9 e o efeito combinado de seu forçamento foi apontado como um contribuinte para o início da Pequena Idade do Gelo5.

A datação de eventos vulcânicos passados ​​de núcleos de gelo apresenta vários desafios devido à complexidade do transporte atmosférico levando à deposição de enxofre temporal e espacialmente variável10, modelos de idade mal limitados11,12,13 e incertezas na contagem de camadas relacionadas a taxas de acumulação e processos pós-deposicionais3 . Um outro desafio é a discriminação entre transporte troposférico e estratosférico de aerossóis vulcânicos, sendo este último mais indicativo de uma erupção explosiva forçada pelo clima4. As razões isotópicas de enxofre medidas em núcleos de gelo podem ajudar a fazer essa distinção, mas a abordagem não foi aplicada extensivamente e não distingue necessariamente entre o transporte de aerossóis troposférico e estratosférico inferior (abaixo da camada de ozônio)3,14.

Os fenômenos ópticos atmosféricos raros e muitas vezes visualmente espetaculares que podem surgir da presença de véus de poeira vulcânica na estratosfera, como escurecimento solar, coroas ou anéis de Bishop, coloração peculiar do crepúsculo e eclipses lunares totais escuros, há muito são considerados presságios que valem a pena registrar. . As referências a tais fenômenos forneceram evidências independentes para avaliar o tempo e o impacto do vulcanismo nos períodos de 1500 aC a 1000 dC (refs. 2,15), 1500–1880 dC (refs. 16,17) e 1880–2000 dC (refs. .18,19). Aqui nos concentramos na notável lacuna em estudos anteriores, ou seja, o HMP, e nas referências em fontes eurasianas à coloração dos eclipses lunares totais, pois são relativamente frequentes e suas ocorrências são conhecidas precisamente a partir do retrocálculo astronômico. Derivamos um proxy independente para o véu de poeira vulcânica a partir de registros medievais de eclipses lunares e usamos as séries temporais resultantes, em conjunto com saídas de modelos climáticos e reconstruções de temperatura de verão de anéis de árvores, para refinar o NS1–2011 (Gronelândia) e WD2014 (Antártica). as cronologias dos núcleos de gelo, que até agora forneceram as principais restrições ao tempo das erupções do HMP2,4. As cronologias identificam sete erupções de HMP que geraram injeções vulcânicas estratosféricas de enxofre (VSSI) superiores a 10 Tg. Cada um deles está entre os 16 principais eventos VSSI dos últimos 2.500 anos (refs. 2,4). Seus anos de erupção estimados são 1108 ce (UE1; em que UE significa erupção não identificada; ver Métodos), 1171 ce (UE2), 1182 ce (UE3), 1230 ce (UE4), 1257 ce (Samalas), 1276 ce (UE5 ) e 1286 dC (UE6). Consideramos esses eventos juntamente com 13 erupções menores de HMP e procuramos confirmar ou refinar as estimativas existentes de ano e estação de erupção e discriminar entre véus de aerossóis troposféricos e estratosféricos.