بركان ، ينفث في قشرة الأرض أو كوكب آخر أو قمر صناعي آخر ، وينتج عنه ثوران الصخور المنصهرة ، وشظايا الصخور الساخنة ، والغازات الساخنة. الثوران البركاني هو عرض رائع لقوة الأرض. ومع ذلك ، في حين أن الانفجارات مذهلة للمشاهدة ، إلا أنها يمكن أن تسبب خسائر فادحة في الأرواح والممتلكات ، خاصة في المناطق المكتظة بالسكان في العالم. تبدأ أحيانًا بتراكم الصهارة الغنية بالغاز (الصخور الجوفية المنصهرة) في الخزانات القريبة من سطح الأرض ، ويمكن أن تسبقها انبعاثات غازية وبخار من فتحات صغيرة في الأرض. أسراب من الزلازل الصغيرة ، والتي قد تكون ناجمة عن ارتفاع سدادة الصهارة الكثيفة اللزجة المتذبذبة ضد غمد من الصهارة الأكثر نفاذاً ، قد تشير أيضًا إلى الانفجارات البركانية ، خاصة الانفجارات. في بعض الحالات ، ترتفع الصهارة في القنوات إلى السطح كحمم بركانية رفيعة وسائلة ، إما تتدفق باستمرار أو تطلق بشكل مستقيم في النوافير المتوهجة أو الستائر. في حالات أخرى ، تمزق الغازات المحبوسة الصهارة إلى قطع صغيرة وتلقي بجلطات لزجة من الحمم البركانية في الهواء. في الانفجارات الأكثر عنفًا ، يتم حفر قناة الصهارة عن طريق انفجار متفجر ، ويتم إخراج الشظايا الصلبة في سحابة كبيرة من الغاز المحمّل بالرماد الذي يرتفع عشرات الآلاف من الأمتار في الهواء. إحدى الظواهر المخيفة المصاحبة لبعض الانفجارات البركانية هي nuée ardente ، أو تدفق الحمم البركانية ، وهو خليط مميع من الغاز الساخن والجسيمات المتوهجة التي تجتاح جوانب البركان ، وتحرق كل شيء في طريقه. يمكن أن يحدث دمار كبير أيضًا عندما يتجمع الرماد في حقل ثلجي مرتفع أو نهر جليدي ، مما يؤدي إلى ذوبان كميات كبيرة من الجليد في فيضان يمكن أن يندفع أسفل منحدرات البركان كتدفق طيني لا يمكن إيقافه.
بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن مصطلح البركان يعني الفتحة التي تنطلق منها الصهارة والمواد الأخرى إلى السطح ، ولكن يمكن أن يشير أيضًا إلى شكل الأرض الناتج عن تراكم الحمم البركانية الصلبة والحطام البركاني بالقرب من الفتحة. يمكن للمرء أن يقول ، على سبيل المثال ، أن تدفقات الحمم البركانية الكبيرة تندلع من بركان ماونا لوا في هاواي ، مشيرًا هنا إلى الفتحة ؛ ولكن يمكن للمرء أيضًا أن يقول إن ماونا لوا هو بركان منحدر بلطف ذو حجم كبير ، والإشارة في هذه الحالة إلى شكل الأرض. تطورت التضاريس البركانية بمرور الوقت نتيجة للنشاط البركاني المتكرر. يمثل Mauna Loa بركانًا درعًا ، وهو عبارة عن شكل أرضي ضخم ومنحدر بلطف يتكون من العديد من ثورات الحمم البركانية السائلة. جبل فوجي في اليابان هو تكوين مختلف تمامًا. مع منحدراته الشديدة الانحدار والمكونة من طبقات من الرماد والحمم البركانية ، فإن Mount Fuji هو عبارة عن بركان طبقي كلاسيكي. تقدم أيسلندا أمثلة رائعة للهضاب البركانية ، بينما يوفر قاع البحر حول أيسلندا أمثلة ممتازة للهياكل البركانية المغمورة.
تحتل البراكين مكانة بارزة في أساطير العديد من الناس الذين تعلموا العيش مع الانفجارات ، لكن العلم تأخر في الاعتراف بالدور المهم للبراكين في تطور الأرض. في أواخر عام 1768 ، أعطت الطبعة الأولى من موسوعة بريتانيكا صوتًا لمفهوم خاطئ شائع من خلال تعريف البراكين على أنها “جبال محترقة ، والتي ربما تتكون من الكبريت وبعض المواد الأخرى المناسبة للتخمر بها ، وإطلاق النار”. يتفق الجيولوجيون اليوم على أن النشاط البركاني هو عملية عميقة ناتجة عن التطور الحراري للأجسام الكوكبية. لا تفلت الحرارة بسهولة من الأجسام الكبيرة مثل الأرض من خلال عمليات التوصيل أو الإشعاع. وبدلاً من ذلك ، يتم نقل الحرارة من باطن الأرض إلى حد كبير عن طريق الحمل الحراري – أي الذوبان الجزئي لقشرة الأرض ووشاحها والصعود القوي للصهارة إلى السطح. البراكين هي علامة السطح لهذه العملية الحرارية. تصل جذورها إلى أعماق الأرض ، وتطرح ثمارها عالياً في الغلاف الجوي.
ترتبط البراكين ارتباطًا وثيقًا بالنشاط التكتوني للصفائح. تحدث معظم البراكين ، مثل تلك الموجودة في اليابان وأيسلندا ، على هوامش الصفائح الصخرية الصلبة الهائلة التي تشكل سطح الأرض. توجد براكين أخرى ، مثل تلك الموجودة في جزر هاواي ، في منتصف صفيحة ، مما يوفر دليلًا مهمًا على اتجاه ومعدل حركة اللوحة.
تُعرف دراسة البراكين ومنتجاتها بعلم البراكين ، لكن هذه الظواهر ليست مجالًا لأي تخصص علمي واحد. بدلا من ذلك ، تمت دراستها من قبل العديد من العلماء من عدة تخصصات: الجيوفيزيائيين وعلماء الجيوكيميائيين ، الذين يسبرون الجذور العميقة للبراكين ويراقبون علامات الانفجارات المستقبلية. علماء الجيولوجيا ، الذين يقومون بفك رموز النشاط البركاني في عصور ما قبل التاريخ واستنتاج الطبيعة المحتملة للانفجارات البركانية في المستقبل ؛ علماء الأحياء ، الذين يتعلمون كيف تستعمر النباتات والحيوانات الصخور البركانية التي اندلعت مؤخرًا ؛ وعلماء الأرصاد الجوية ، الذين يحددون تأثيرات الغبار والغازات البركانية على الغلاف الجوي والطقس والمناخ.
تدفق الحمم البركانية
تم العثور على منطقة جذر البراكين على بعد 70 إلى 200 كيلومتر (40 إلى 120 ميل) تحت سطح الأرض. هناك ، في الوشاح العلوي للأرض ، تكون درجات الحرارة عالية بما يكفي لإذابة الصخور وتشكيل الصهارة. في هذه الأعماق ، تكون الصهارة عمومًا أقل كثافة من الصخور الصلبة المحيطة بها والتي تعلوها ، وبالتالي ترتفع نحو السطح بفعل قوة الجاذبية الطافية. في بعض الحالات ، كما هو الحال في المناطق الواقعة تحت سطح البحر حيث تنفصل الصفائح التكتونية لقشرة الأرض ، قد تتحرك الصهارة مباشرة إلى السطح من خلال الشقوق التي تصل إلى عمق الوشاح. في حالات أخرى ، تتجمع في خزانات كبيرة تحت الأرض تعرف بغرف الصهارة قبل أن تندلع على السطح. تسمى الصخور المنصهرة التي تصل إلى السطح بالحمم البركانية.
معظم الصهارة المتكونة من الذوبان الجزئي للوشاح هي بازلتية من حيث التكوين ، ولكنها عندما تصعد ، فإنها تمتص السيليكا والصوديوم والبوتاسيوم من الصخور المضيفة المحيطة. يتم تصنيف الصخور البركانية التي تم العثور عليها حيث تنفجر الصهارة على السطح إلى أربعة أنواع رئيسية ، أو “عشائر” – البازلت ، والأنديسايت ، والداسيت ، والريوليت. يتم تصنيف هذه الصخور ، كما يتضح من الجدول ، بشكل أساسي من خلال محتواها من السيليكا ، والذي يتراوح من حوالي 50 بالمائة للبازلت إلى حوالي 75 بالمائة للريوليت. مع زيادة محتوى السيليكا ، تصبح أنواع الصخور عمومًا أكثر لزوجة.
إذا تم النظر في تدفقات الحمم البركانية الشاسعة غير المرئية لنظام التلال المحيطية ، فإن تدفقات الحمم البركانية هي أكثر المنتجات شيوعًا لبراكين الأرض. هناك نوعان رئيسيان من تدفق الحمم البركانية ، يشار إليهما في جميع أنحاء العالم بأسمائهما في هاواي: pahoehoe ، تدفق أكثر سلاسة مع سطح أملس. و aa (أو a’a) ، وهو تدفق أكثر لزوجة سطحه مغطى بأكوام سميكة مختلطة من كتل حادة فضفاضة. كلا النوعين لهما نفس التركيب الكيميائي ؛ يبدو أن الاختلاف يكمن في درجة الحرارة البركانية وسرعة حركة التدفق. ما يصل إلى 99 في المائة من جزيرة هاواي تتكون من تدفقات aa و pahoehoe. في الواقع ، اندلع بركان Kilauea بشكل مستمر منذ عام 1983 ، حيث غطت تدفقات الحمم البركانية أكثر من 100 كيلومتر مربع (40 ميل مربع) من الأرض وإضافة أكثر من 2 كيلومتر مربع (0.8 ميل مربع) إلى الجزيرة حيث انسكبت الحمم البركانية في المحيط. في منطقة البحر الأبيض المتوسط ، أطلق جبل إتنا الحمم البركانية أكثر من 150 مرة منذ أول نشاط مسجل له في 1500 قبل الميلاد.
تحدث الانفجارات البركانية الهائلة بسبب التوسع السريع للغازات ، والتي يمكن أن تحدث بدورها عن طريق خفض الضغط المفاجئ لنظام حراري مائي ضحل أو جسم صهارة مشحونة بالغاز أو عن طريق الخلط السريع للصهارة بالمياه الجوفية. الرماد ، الرماد ، الشظايا الساخنة ، والقنابل التي ألقيت في هذه الانفجارات هي المنتجات الرئيسية التي لوحظت في الانفجارات البركانية في جميع أنحاء العالم. يتم تصنيف هذه المنتجات الصلبة حسب الحجم. الغبار البركاني هو الأفضل ، وعادة ما يتعلق بقوام الدقيق. الرماد البركاني جيد أيضًا ولكنه أكثر شجاعة ، مع جزيئات تصل إلى حجم حبيبات الأرز. الرماد ، التي تسمى أحيانًا scoriae ، هي التالية في الحجم ؛ يمكن أن تتراوح هذه الأجزاء الخشنة من 2 مم (0.08 بوصة) إلى حوالي 64 مم (2.5 بوصة). تسمى الأجزاء التي يزيد حجمها عن 64 ملم إما كتل أو قنابل. عادة ما تكون الكتل البركانية عبارة عن صخور أقدم تكسرها الفتحة المتفجرة لفتحة جديدة تم إلقاء قطع كبيرة من القذائف في مثل هذه الانفجارات على مسافة تصل إلى 20 كيلومترًا (12 ميلًا) من الفتحة. في المقابل ، تكون القنابل البركانية متوهجة وناعمة بشكل عام أثناء طيرانها. تأخذ بعض القنابل أشكالًا غريبة ملتوية أثناء دورانها في الهواء. البعض الآخر لديه قشرة متشققة ومنفصلة بردت وتصلبت أثناء الطيران ؛ يطلق عليهم “قنابل الخبز”.
يمكن أن يتسبب الانفجار المباشر الذي يفشل فيه أحد جوانب مخروط بركاني ، كما حدث في جبل سانت هيلين بالولايات المتحدة في عام 1980 ، في تدمير عدة مئات من الكيلومترات المربعة على الجانب الفاشل من البركان. هذا صحيح بشكل خاص إذا كانت سحابة الانفجار محملة بشكل كبير بالحطام الشظوي وأصبحت كثيفة ومسيولة. ثم يأخذ خصائص مشابهة لتدفق الحمم البركانية.
تدفقات البيروكلاستيك
تدفقات البيروكلاستيك هي أخطر جوانب النشاط البركاني المتفجر وتدمرها. تسمى بشكل مختلف nuées ardentes (“الغيوم المتوهجة”) ، أو الانهيارات المتوهجة ، أو تدفقات الرماد ، تحدث في العديد من الأحجام والأنواع ، ولكن السمة المشتركة لها هي مستحلب مميع من الجسيمات البركانية ، والغازات البركانية ، والهواء المحاصر ، مما يؤدي إلى تدفق لزوجة منخفضة بدرجة كافية لتكون متحركة للغاية وذات كثافة عالية بما يكفي لعناق سطح الأرض. يمكن أن يتدفق تدفق الحمم البركانية فوق حافة الفتحة الصاعدة ، أو قد يتشكل عندما يصبح عمود الرماد كثيفًا جدًا بحيث يتعذر عليه الاستمرار في الارتفاع ثم العودة إلى الأرض. في الانهيارات الرئيسية للكالديرا المرتبطة بالبراكين المتفجرة (انظر أدناه كالديراس) ، قد تصدر تدفقات الحمم البركانية الضخمة من كسور الحلقة حيث تنحسر كتلة الكالديرا.
يمكن أن تتحرك تدفقات البيروكلاستيك بسرعات تصل إلى 160 كم (100 ميل) في الساعة وتتراوح درجات الحرارة من 100 إلى 700 درجة مئوية (212 إلى 1300 درجة فهرنهايت). إنهم يكتسحون ويحرقون كل شيء تقريبًا في طريقهم. غالبًا ما تقتصر تدفقات الحمم البركانية الأصغر على الوديان. قد تنتشر تدفقات الحمم البركانية الكبيرة كوديعة شاملة عبر عدة مئات أو حتى آلاف الكيلومترات المربعة حول انهيار كالديرا رئيسي. خلال المليوني سنة الماضية ، تعرضت المنطقة المحيطة بمنتزه يلوستون الوطني في غرب الولايات المتحدة لثلاثة انهيارات كالديرا رئيسية تشمل ثورات بركانية من الحمم البركانية من 280 إلى 2500 كيلومتر مكعب (67 إلى 600 ميل مكعب) من تدفقات الرماد وسقوط الرماد.
سحب الغاز
حتى خارج حدود التدمير المتفجر ، فإن السحب الغازية الساخنة المحملة بالرماد المصاحبة للانفجار المتفجر يمكن أن تحرق الغطاء النباتي وتقتل الحيوانات والبشر بالاختناق. قد تحتوي سحب الغاز المنبعثة من fumaroles (فتحات الغاز البركاني) أو من الانقلاب المفاجئ لبحيرة فوهة البركان على غازات خانقة أو سامة مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت. في بحيرة نيوس ، وهي بحيرة فوهة بركان في الكاميرون ، غرب إفريقيا ، قُتل أكثر من 1700 شخص بسبب الانبعاث المفاجئ لثاني أكسيد الكربون في أغسطس 1986. يعتقد العلماء أن ثاني أكسيد الكربون من أصل بركاني كان يتسرب إلى البحيرة ، ربما لقرون ، و تراكمت في طبقاتها العميقة. يُعتقد أن بعض الاضطرابات ، مثل الانهيار الأرضي الكبير في البحيرة ، يمكن أن يكون قد تسبب في انفجار الغاز ، مما أدى إلى حدوث فوران أدى إلى تحريك البحيرة وبدأ في إزالة الغازات.
الغازات البركانية الأكثر شيوعًا هي بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين. توجد أيضًا كميات صغيرة من العناصر والمركبات المتطايرة الأخرى ، مثل الهيدروجين والهيليوم والنيتروجين وكلوريد الهيدروجين وفلوريد الهيدروجين والزئبق. تعتمد المركبات الغازية المحددة المنبعثة من الصهارة على درجة الحرارة والضغط والتركيب العام للعناصر المتطايرة الموجودة. كمية الأكسجين المتاحة ذات أهمية حاسمة في تحديد الغازات المتطايرة الموجودة. عندما ينقص الأكسجين ، يكون الميثان والهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين مستقرًا كيميائيًا ، ولكن عندما تختلط الغازات البركانية الساخنة مع الغازات الجوية ، فإن بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت تكون مستقرة.
بعض الغازات البركانية أقل قابلية للذوبان في الصهارة من غيرها ، وبالتالي تنفصل عند ضغوط أعلى. تشير الدراسات في Kilauea في هاواي إلى أن ثاني أكسيد الكربون يبدأ في الانفصال عن الصهارة الأم على أعماق حوالي 40 كيلومترًا (25 ميلًا) ، في حين لا يتم إطلاق معظم غازات الكبريت والماء حتى تصل الصهارة تقريبًا إلى السطح. فومارولس بالقرب من حفرة Halemaumau في قمة Kilauea غنية بثاني أكسيد الكربون الذي يتسرب من حجرة الصهارة الواقعة على بعد 3 إلى 4 كيلومترات (1.9 إلى 2.5 ميل) تحت السطح. ومع ذلك ، فإن فومارولس في مناطق الصدع في كيلويا أكثر ثراءً في بخار الماء والكبريت لأن الكثير من ثاني أكسيد الكربون يتسرب بعيدًا في القمة قبل أن تتسلل الصهارة إلى مناطق الصدع.
شلالات الرماد
الرماد المتساقط من النفث المتفجر المستمر للجسيمات البركانية الدقيقة إلى سحب الرماد العالية لا يتسبب عمومًا في أي وفيات مباشرة. ومع ذلك ، عندما يتراكم الرماد أكثر من بضعة سنتيمترات ، فإن انهيار الأسقف وفشل المحاصيل يمثل مخاطر ثانوية رئيسية. يمكن أن يحدث فشل المحاصيل في مناطق واسعة في اتجاه الريح من ثورات الرماد الكبيرة ، وقد ينتج عن ذلك مجاعة ومرض على نطاق واسع ، خاصة في البلدان المتقدمة النمو. ومع ذلك ، على المدى الطويل ، فإن تحلل البراكين الغنية بالمغذيات هو المسؤول عن بعض أفضل أنواع التربة في العالم.
الانهيارات الثلجية وأمواج تسونامي والتدفقات الطينية
كما أن الانهيارات الجليدية من الصخور والجليد شائعة أيضًا في البراكين النشطة. قد تحدث مع أو بدون ثوران. غالبًا ما تحدث الزلازل التي لم تنفجر ، أو عن طريق إضعاف الصخور إلى الطين بسبب النشاط الحراري المائي ، أو بسبب هطول الأمطار الغزيرة أو تساقط الثلوج. تحدث تلك المرتبطة بالانفجارات أحيانًا بسبب الانحدار المفرط لجانب البركان عن طريق اقتحام جسم ضحل من الصهارة داخل المخروط البركاني أو تحته مباشرة ، كما حدث في جبل سانت هيلينز.
عادة ما يؤدي انهيار كالديرا الذي يكون جزئيًا أو كليًا من الغواصة إلى حدوث تسونامي. كلما كان الانهيار أكبر وأسرع ، زاد تسونامي. يمكن أن يكون سبب تسونامي أيضًا هو الانهيارات الجليدية أو التدفقات البركانية الكبيرة التي تدخل البحر بسرعة على جانب البركان.
التدفقات الطينية ، أو اللاهار ، هي مخاطر شائعة مرتبطة بالبراكين الطبقية ويمكن أن تحدث حتى بدون ثوران بركاني. تحدث عندما تجتاح فيضانات المياه الممزوجة بالرماد أو التربة الرخوة أو الطين الحراري المائي في الوديان التي تستنزف جوانب البراكين الكبيرة. تعتبر التدفقات الطينية الضخمة الناتجة عن المياه الذائبة من الغطاء الجليدي لجبل رويز ، كولومبيا ، في عام 1985 ، أمثلة كلاسيكية للتدفقات الطينية المرتبطة بالانفجارات البركانية. كما يمكن أن تتسبب الأمطار الغزيرة أو الانهيارات الجليدية الناتجة عن الزلازل أو الطين الحراري المائي في حدوث تدفقات طينية على البراكين شديدة الانحدار خلال فترات الراحة بين الانفجارات.
ضرر ثانوي
من الصعب تقدير الأضرار التي لحقت بالممتلكات من الانفجارات البركانية ، بسبب اختلاف أنظمة القيمة والتغيرات في استخدام الأراضي. تقدر إحدى الدراسات ما متوسطه مليار دولار سنويًا في أضرار الممتلكات في جميع أنحاء العالم من الانفجارات البركانية. كما هو الحال مع الضحايا ، تسبب بعض الانفجارات أضرارًا مروعة ، في حين أن معظمها أقل تدميراً. تسبب ثوران جبل سانت هيلين في عام 1980 في أضرار تجاوزت قيمتها مليار دولار ، لا سيما صناعة الأخشاب. قدرت التكلفة الاقتصادية لثوران بركان جبل بيناتوبو في الفلبين عام 1991 بنحو 7 مليارات دولار ، على الرغم من أنه من المرجح أن الخسائر استمرت في الازدياد لسنوات بعد ذلك بسبب غمر الكثير من الأراضي الصالحة للزراعة بسبب التدفقات الطينية.
الخطر الجديد الذي ظهر مع زيادة السفر الجوي هو التهديد الخطير الذي تتعرض له الطائرات النفاثة بسبب السحب العالية من الرماد البركاني والهباء الجوي. لا يمكن لرادار الطقس رصد هذه الغيوم ، ويصعب على الطيارين تمييزها عن غيوم الأرصاد الجوية. في عدد صغير من الحالات الموثقة ، توقفت المحركات النفاثة عن العمل بعد أن حلقت الطائرات عبر السحب البركانية. تم تجنب الكارثة فقط في اللحظة الأخيرة عندما كان الطيارون قادرين على إعادة تشغيل المحركات حيث هبطت طائراتهم تحت السحب. كان لابد من استبدال المحركات وإصلاح الأضرار الجسيمة التي لحقت بالطائرات. خلال ثوران بركان بيناتوبو ، واجهت الطائرات 16 مواجهة ضارة مع سحب الرماد ، واحدة على بعد 1700 كيلومتر (1050 ميل) غرب البركان.
استجابة لهذه المخاطر ، تم إنشاء نظام عالمي لتنبيه الطيارين عن طريق الراديو حول السحب البركانية ومداها المحتمل. هذا النظام ، الذي يتكون من شبكة من تسعة مراكز استشارية للرماد البركاني (VAACs) تديرها منظمة الطيران المدني الدولي ، يساعد مسؤولي الطيران على تحويل الحركة الجوية حول مناطق تركيزات الرماد الخطرة. بعد أسابيع قليلة من بدء ثوران بركان Eyjafjallajökull في أيسلندا في مارس 2010 ، أخذت بيانات عمود الرماد التي تم جمعها من VAAC في لندن في الاعتبار في قرار سلطات الطيران الوطنية لرحلات أرضية لعدة أيام في جميع أنحاء شمال ووسط أوروبا.
التأثيرات البيئية طويلة المدى
ليست كل الظواهر البركانية مدمرة. تدين المحيطات والغلاف الجوي والقارات بأصلها وتطورها إلى حد كبير للعمليات البركانية عبر الزمن الجيولوجي. قد يبتلع تدفق الحمم البركانية الأرض ويدفنها ، ولكن في النهاية تتطور تربة ونباتات جديدة. يكون الانتعاش سريعًا في المناخات الدافئة والرطبة ؛ عقود قليلة تكفي لإخفاء السطح الصخري لتدفقات الحمم البركانية الصلبة. من ناحية أخرى ، يكون الانتعاش أبطأ في مناخات الصحراء أو القطب الشمالي. قد تحتفظ التدفقات التي يزيد عمرها عن 1000 عام بمظهرها الجرداء. يتساقط الرماد البركاني ببطء ليشكل تربة طينية غنية. في جزيرة جاوة البركانية ، تدعم حقول الأرز المدرجات كثافة سكانية عالية. تقع جزيرة بورنيو عبر بحر جافا ، وهي جزيرة ذات مناخ مشابه ولكن لا توجد براكين. توفر غابات بورنيو زراعة القطع والحرق المؤقتة وتدعم عددًا أقل بكثير من السكان.
المناخ ، أيضًا ، يخضع لتأثيرات النشاط البركاني. يمكن لسحب الرماد العالية ، خاصة إذا كانت غنية بثاني أكسيد الكبريت ، أن تحقن الكثير من الغبار الناعم وقطرات الهباء الجوي من حامض الكبريتيك في الستراتوسفير ، فوق السحب المطيرة في التروبوسفير. يزيد ارتفاعها بشكل كبير من وقت بقاء هذه الجسيمات الدقيقة في الغلاف الجوي – لا يتم غسلها سريعًا إلى الأرض ولكنها تنتشر ببطء في طبقات ضبابية يمكن أن تغطي نصف الكرة الأرضية أو حتى الأرض بأكملها.
يبدو أن المناخ العالمي قد تأثر بانفجارات بركان كراكاتوا (كراكاتو) بالقرب من جاوة عام 1883 ، وجبل أجونج في بالي في عام 1963 ، وبيناتوبو في عام 1991. ويبدو أن سحب الرماد المرتفعة التي أحدثتها هذه البراكين قد خفضت متوسط درجة حرارة العالم بنحو 0.5 درجة. درجة مئوية (0.9 درجة فهرنهايت) على مدى سنة إلى ثلاث سنوات بعد ثوراناتهم. على الرغم من تسجيل بيانات درجة حرارة العالم بشكل سيئ في أوائل القرن التاسع عشر ، إلا أن ثوران بركان جبل تامبورا في جزيرة سومباوا في عام 1815 تبعه في عام 1816 في أمريكا الشمالية وأوروبا بما يسمى “العام بدون صيف”. من ناحية أخرى ، يبدو أن الانفجارات الكبيرة الأخرى ، مثل نوفاروبتا بالقرب من جبل كاتماي في ألاسكا في عام 1912 ، لم تنتج أي تأثير تبريد. غالبًا ما تظهر سجلات متوسط درجة حرارة العالم على مدى العقود العديدة الماضية تغيرات من 0.1 إلى 0.3 درجة مئوية (0.2 إلى 0.5 درجة فهرنهايت) من سنة إلى أخرى غير مرتبطة بأي ثوران بركاني معروف ، لذلك من الصعب التأكد على وجه اليقين ما إذا كانت البراكين لها تأثير رئيسي تأثير على المناخ.
أظهر أخذ العينات المباشر من الستراتوسفير أن العامل الرئيسي المكون للضباب الناتج عن الانفجارات البركانية ليس غبارًا ناعمًا ولكنه رذاذ من قطرات حمض الكبريتيك الصغيرة. يشير هذا إلى أن تكوين سحب الرماد البركاني العالية قد يكون بنفس أهمية حجمها في التأثير على المناخ. يهتم الكيميائيون الجويون بالاضطرابات الجوية التي قد لا تكون ناجمة عن الانفجارات البركانية فحسب ، بل أيضًا بسبب الهباء الجوي من صنع الإنسان من مركبات الكربون الكلورية فلورية ، والعادم من الطائرات النفاثة على ارتفاعات عالية ، والزيادة العامة في ثاني أكسيد الكربون وغازات الاحتباس الحراري الأخرى من حرق الأحافير الوقود. تحتوي الأرض على العديد من المخازن المؤقتة التي تحافظ على بيئتها ، لكن تفاعلاتها ليست مفهومة بشكل واضح. تظل العديد من الأسئلة حول كيفية تأثير النشاط البركاني والبشري على المناخ بلا إجابة إلى حد كبير ، وهي مشكلات مهمة للبحث المستمر.