Le eruzioni vulcaniche ricche di cenere modificano le nubi ghiacciate e regolano le radiazioni sulla Terra
Gli scienziati rivelano sulla rivista Science che la cenere proveniente dalle eruzioni vulcaniche può modificare il contenuto di ghiaccio nelle nuvole, influenzando il modo in cui la Terra gestisce le radiazioni.
Sebbene le eruzioni vulcaniche siano più conosciute per i loro effetti devastanti sulla Terra, influenzano anche l’atmosfera in modi sorprendenti. Le particelle catapultate in cielo dalle eruzioni possono modificare la composizione delle nuvole, raffreddando la superficie sottostante.
Un nuovo studio rivela che la cenere vulcanica consente la formazione di ghiaccio nelle nuvole, un processo che finora non era stato studiato in profondità. Gli effetti ambientali (come la cenere vulcanica contribuisce alla radiazione sulla Terra) sono ancora oggetto di dibattito, ma una migliore comprensione della formazione delle nuvole potrebbe fornire informazioni agli sforzi di geoingegneria volti a rallentare il riscaldamento globale.
Come le nuvole e i vulcani influenzano la radiazione
Le nuvole hanno un rapporto complesso con la radiazione. Questo è visibile per la loro influenza sul bilancio radiativo della Terra, l’equilibrio tra la radiazione a onda corta che arriva dal Sole e la radiazione a onda lunga che esce dalla Terra. A seconda dello spessore e dell’altezza di una nuvola, può avere un effetto assorbente o riflettente.
Le nuvole più basse e spesse riflettono più radiazione solare e raffreddano la superficie terrestre.
Le nuvole più alte e sottili riflettono meno radiazione solare in arrivo e tendono persino ad assorbire la radiazione infrarossa emessa costantemente dalla Terra stessa. Le nuvole cirri (nuvole sottili e ghiacciate che si trovano nella tropopausa) hanno generalmente un effetto netto di riscaldamento sulla Terra.
Anche i vulcani influenzano il bilancio radiativo della Terra attraverso le particelle che espellono. Gli scienziati si sono concentrati principalmente sugli aerosol di solfato, che si formano dopo che un’eruzione rilascia diossido di zolfo nell’atmosfera.
Anche se gli aerosol di solfato possono danneggiare lo strato di ozono e causare piogge acide, contribuiscono anche a raffreddare la Terra riflettendo la radiazione solare.
L’impatto della cenere vulcanica
Le ceneri vulcaniche non hanno ricevuto la stessa attenzione degli aerosol di solfato, ma questo studio dimostra che meritano anch’esse di essere considerate nelle discussioni sul clima.
I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory hanno raccolto informazioni sui cristalli di ghiaccio nelle nuvole esaminando dati radar e lidar delle missioni Cloudsat e CALIPSO della NASA. Il team ha scoperto che le eruzioni vulcaniche ricche di cenere facevano sì che le nuvole ospitassero meno cristalli di ghiaccio, ma più grandi.
Lin Lin, scienziato del LLNL.
I ricercatori avevano previsto che gli aerosol vulcanici avrebbero provocato un aumento nel numero di cristalli di ghiaccio nelle nuvole. Ma sorprendentemente, i dati hanno mostrato il contrario.
L’influenza delle nuvole cirri
Il team pensava inizialmente che un’eruzione avrebbe innescato una nucleazione omogenea, nella quale il ghiaccio si forma spontaneamente senza bisogno di una superficie.
Invece, hanno scoperto che le eruzioni ricche di cenere attivano la reazione opposta, chiamata nucleazione eterogenea, in cui il ghiaccio ha bisogno di una “impurità”, come la cenere vulcanica, per formarsi. Dopo un’eruzione, le gocce d’acqua si attaccano alle particelle di cenere prima che possano raffreddarsi abbastanza da congelarsi.
Producono meno cristalli di ghiaccio ma più grandi, così le nuvole che sperimentano nucleazione eterogenea riflettono meno radiazione solare, ma consentono anche a più radiazione terrestre di sfuggire nello spazio. Il team ha anche determinato che le eruzioni ricche di cenere hanno provocato una maggiore frequenza di nuvole cirri.
I ricercatori affermano che è necessario includere la cenere vulcanica in più modelli climatici per capire esattamente come tutti questi fattori influenzino la temperatura della superficie terrestre. Ulteriori studi sulla cenere vulcanica potrebbero anche orientare i piani per ridurre le nuvole cirri, un’idea proposta per mitigare il riscaldamento globale.
Questo processo implicherebbe spruzzare aerosol nell’atmosfera per diluire o eliminare le nuvole cirri, permettendo a più radiazione a onda lunga di sfuggire dalla Terra.
Riferimenti allo studio
Lin Lin, Xiaohong Liu, Xi Zhao, Yunpeng Shan, Ziming Ke, Kai Lyu e Kenneth P. Bowman. La nucleazione del ghiaccio da parte della cenere vulcanica modifica notevolmente le proprietà delle nuvole cirri. Science Advances (2025).