La próxima erupción volcánica masiva provocará un caos climático y no estamos preparados para ello

Las erupciones volcánicas catastróficas son raras, pero inevitables. Los gobiernos no sólo deben actuar para detener el calentamiento global, sino también prepararse para otros eventos extremos con impactos en todo el planeta. La enorme erupción del monte Tambora en Indonesia en 1815 debería haber hecho saltar las alarmas. Imagínese si esto sucediera hoy.

Unas 90.000 personas murieron en la isla de Sumbawa y en la vecina Lombok cuando explotó el monte Tambora. La erupción volcánica provocó olas de fluctuaciones climáticas en todo el mundo, que continuaron durante años y afectaron a millones de personas. El hemisferio norte se enfrió 1°C y se dijo que el año siguiente faltaría verano. El clima anormalmente frío continuó hasta 1817 en América del Norte y Europa, lo que provocó malas cosechas.

La consiguiente duplicación de los precios de los cereales provocó malestar social en países como Francia y el Reino Unido y sumió a Estados Unidos en su primera depresión económica. En la India, el clima errático se asoció con un brote de cólera, que se extendió hasta convertirse en una pandemia mundial en 1817. Los efectos dominó de la erupción de Tambora probablemente mataron a decenas de millones.^1,2.

Erupciones volcánicas masivas: es hora de prepararse

La tristeza de Tamboran se ha desvanecido y el mundo se ha salvado de una erupción volcánica de la misma magnitud hace más de 200 años. Sin embargo, la pregunta no es si semejante desastre volverá a ocurrir, sino cuándo. La evidencia geológica de los depósitos volcánicos de los últimos 60.000 años sugiere una probabilidad de 1 entre 6 de que se produzca una erupción masiva este siglo.^3,4.

Si eso sucede en los próximos cinco años, los costos serán enormes. En el escenario extremo, los impactos económicos costarían más de 3,6 billones de dólares en el primer año y 1,2 billones de dólares más en los años siguientes, debido a los efectos del clima extremo, el menor rendimiento de los cultivos y la inestabilidad alimentaria, según Lloyd's Insurance and Reinsurance Market. Londres, que evaluó estos riesgos en mayo (ver: go.nature.com/4ewty2d).

Estos son valores enormes. Pero tienen grandes dudas. Los científicos entienden Mecanismos básicos de cómo los volcanes afectan el clima.Pero no la letra pequeña: dióxido de azufre (SO₂) es empujado a la estratosfera, Donde se forman los aerosoles de sulfato Que refleja la radiación solar entrante y enfría la superficie de la Tierra.⁵. El volumen de enfriamiento depende de la cantidad, distribución vertical y tamaño de las partículas de aerosol de sulfato.⁶. Los efectos sobre las precipitaciones, así como sobre la agricultura y los mercados económicos, son difíciles de predecir. Todos estos detalles se verán afectados y afectados por el cambio climático.

Para superar estas incertidumbres, abogamos por un enfoque triple. En primer lugar, los investigadores deben vincular los modelos y la evidencia geológica de climas pasados ​​con los registros volcánicos históricos. En segundo lugar, deben explorar cómo interactúa el enfriamiento volcánico con el calentamiento global inducido por el hombre. En tercer lugar, los científicos, analistas y formuladores de políticas deben diseñar estrategias para reducir los efectos de explosiones catastróficas, combinando modelos de crisis climáticas, agrícolas y alimentarias.

Comprender lo que sucedió en erupciones pasadas.

Los investigadores no tienen evidencia suficiente para concluir cuánto azufre han bombeado los volcanes a la atmósfera históricamente, o cuáles fueron sus efectos de enfriamiento. Los satélites han rastreado las emisiones de sulfato de los volcanes desde la erupción del Monte Pinatubo en Filipinas en 1991. Pero esas erupciones anteriores deben reconstruirse basándose en sedimentos en núcleos de hielo de la Antártida y Groenlandia. Sólo rastros visibles de grandes explosiones.

Luego se utilizan modelos para estimar hasta qué punto llega a la estratosfera. Pero se deben hacer suposiciones sobre los volúmenes inyectados, la altura de la columna y el tamaño de las partículas del aerosol. Incluso para el desastre de Tambora, que fue 10 veces mayor que el de Pinatubo, los niveles de sulfato estratosférico reconstruidos difieren hasta en un factor de 15 entre los modelos.⁷.

El correspondiente enfriamiento también es difícil de predecir. Por ejemplo, las cinco erupciones masivas que liberaron la mayor cantidad de azufre⁸ En los últimos 1.500 años, todos ellos han provocado una cantidad similar de enfriamiento estival en el hemisferio norte: alrededor de 1-1,5°C durante 2-3 años.⁹ — aunque las masas de azufre que emitieron variaron en un factor de 3 (ver 'Volcanes que cambiaron el mundo').

Estas discrepancias se deben a limitaciones en la comprensión de los investigadores sobre el ciclo de vida de los aerosoles. Por ejemplo, explosiones más grandes pueden elevar partículas más grandes al aire, que son menos eficientes para dispersar la radiación y caen de la estratosfera más rápido que las partículas más pequeñas, lo que resulta en un menor enfriamiento. Tampoco se comprende bien el impacto de los volcanes en los fenómenos climáticos regionales, como El Niño y los monzones.^6,10.

Para llenar estos vacíos, hacemos un llamado a los esfuerzos de modelización internacional, como el Proyecto de Intercomparación de Modelos de Impacto Volcánico, para explorar los factores limitantes. Los modelos deben considerar una variedad de rendimientos de azufre, así como la química de los aerosoles y el azufre. Deberían estudiar cómo varían los efectos de las explosiones en diferentes climas. Necesitan comprender e integrar mejor datos sobre núcleos de hielo, anillos de árboles y otros datos sobre climas pasados ​​para mejorar la precisión de las simulaciones y predicciones.

Piense en el enfriamiento volcánico en un mundo más cálido

Modelar erupciones pasadas puede decirnos mucho. Pero en un mundo más cálido, muchos procesos físicos y químicos en la atmósfera, los océanos y la tierra también cambiarán. Por ejemplo, el calentamiento global calienta la atmósfera inferior y enfría la estratosfera. Las capas cambiantes de la atmósfera afectarán la forma en que se propagan las columnas volcánicas y su altura^11,12.

Los cambios en los patrones de circulación también afectarán la forma en que los aerosoles se propagan y crecen. Por ejemplo, los flujos de aire más rápidos desde los trópicos hacia latitudes más altas, ya observados como resultado del aumento de las temperaturas, dificultan la coagulación de los aerosoles generados por las erupciones volcánicas en los trópicos. Los aerosoles más pequeños dispersan la luz solar de manera más eficiente y enfrían más la superficie de la Tierra¹¹.

Los océanos también se verán afectados. El calentamiento global aumenta las capas oceánicas que luego actúan como una barrera para la mezcla de aguas profundas y poco profundas. Por tanto, las erupciones volcánicas pueden enfriar desproporcionadamente las capas superiores de agua y masas de aire sobre el océano.

A medida que aumentan los fenómenos meteorológicos extremos (desde fuertes lluvias hasta el derretimiento de las capas de hielo y el aumento del nivel del mar), las consecuencias de la actividad volcánica aumentarán, por lo que será esencial abordarlas ahora. Los investigadores deben comprender cómo las erupciones volcánicas amplifican o amortiguan el cambio climático inducido por el hombre.¹¹.

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Sin embargo, ninguno de estos detalles está incluido en los modelos climáticos actuales, que suponen que la actividad volcánica en el siglo XXI se parecerá a la actividad pasada.¹². Además, la erupción de Tambora queda fuera del rango de registros volcánicos históricos de 1850 a 2014, que alimentan las proyecciones climáticas estándar, como los resultados del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP6) utilizados en el Sexto Informe de Evaluación del IPCC. Por tanto, estas simulaciones subestiman el impacto de los volcanes en el clima y la frecuencia de erupciones volcánicas masivas.

Hacemos un llamado a los investigadores que desarrollan la próxima generación de modelos climáticos (incluido CMIP7) para construir representaciones más precisas de la actividad volcánica. Deberían mejorar los modelos de erupciones históricas no cubiertas por datos satelitales, tendencias futuras en el calentamiento climático y procesos microfísicos en la estratosfera. Las simulaciones en profundidad de múltiples erupciones en diferentes escenarios climáticos ampliarían la gama de impactos considerados.

Predecir los impactos sociales y económicos de un desastre importante

Además de ocurrir en un clima más cálido, la próxima erupción similar al Tambora ocurrirá en un mundo más interconectado que sustenta ocho veces la población de 1815. Los sistemas agrícolas repentinamente enfrentarán niveles más bajos de luz solar, clima más frío y patrones de humedad cambiantes, todo ello En condiciones climáticas más cálidas. Cerrar el califato. Podrían producirse enormes impactos sociales.

Por ejemplo, la erupción del volcán Pinatubo en 1991 provocó una disminución del 9% en la producción mundial de maíz y del 5% en la producción de trigo, arroz y soja.¹³. La pérdida de cosechas como resultado de una erupción volcánica de mayor magnitud afectaría simultáneamente a las regiones de la cesta mundial de alimentos: China, Estados Unidos, India, Rusia y Brasil, que en conjunto producen la mayor parte del trigo, el maíz, el arroz y la soja del mundo. La pérdida de cultivos perturbaría la seguridad alimentaria y las cadenas de suministro mundiales, lo que podría provocar disturbios, conflictos y migraciones.

Desde la década de 1990, las simulaciones climáticas se han combinado con modelos de cultivos para proyectar los impactos potenciales del calentamiento global en los cultivos y el comercio de alimentos. Se tuvieron en cuenta los fallos simultáneos del granero a la luz de la creciente frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos.¹⁴.

Sin embargo, no existen análisis similares sobre las erupciones volcánicas, en los que la atención se haya centrado en los efectos que erupciones de tamaño mediano como la del Pinatubo o la ingeniería climática podrían tener en la agricultura global.¹³. Esta brecha en la investigación deja a los gobiernos y a los responsables de las políticas en la oscuridad.

Solicitamos una combinación de las últimas proyecciones climáticas y modelos agrícolas para arrojar luz sobre este punto ciego, a través de evaluaciones de sucesivos shocks de alto impacto realizadas por el Programa de Investigación Climática Global. Los resultados se pueden utilizar para evaluar las redes comerciales internacionales y las reservas de alimentos para mejorar la comprensión y predecir cambios más realistas en el sistema mundial de comercio de alimentos a raíz de perturbaciones importantes.

Reconocemos que un enfoque de arriba hacia abajo es imperfecto y que diferentes fuentes de incertidumbre pueden intensificarse y multiplicarse en cada paso. El momento, la ubicación y la altura de la próxima columna de erupción catastrófica y el estado del clima en ese momento seguirán siendo impredecibles.

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Debido a estas numerosas incógnitas, no se puede confiar en los marcos tradicionales de “predecir y actuar”, porque ni las predicciones ni las incertidumbres pueden medirse con precisión.¹⁵. Los gestores de riesgos -incluidas las aseguradoras y reaseguradoras- no pueden confiar simplemente en rutas únicas y óptimas.

En lugar de ello, solicitamos técnicas sólidas de toma de decisiones e historias de extremos para explorar los peores escenarios y vincular las decisiones de gestión con la gama más amplia posible de resultados plausibles.

Recomendamos un “enfoque contrafactual de arriba hacia abajo”, que reconceptualiza eventos pasados ​​conocidos para construir una visión realista de los riesgos futuros. Por ejemplo, al observar una erupción volcánica a escala de Tambora que ocurre en el clima actual (posiblemente coincidiendo con El Niño), las aseguradoras y reaseguradoras pueden estimar las pérdidas financieras de sistemas que se sabe han sido afectados por erupciones pasadas, como el comercio de alimentos.¹⁶.

Las empresas relacionadas y otras instituciones financieras importantes también deberían realizar pruebas de estrés de capital para explorar las consecuencias macroeconómicas de un año reciente sin verano. Hacemos un llamado a la industria de seguros para que considere formalmente los riesgos que plantea una erupción volcánica similar a Tambora como un “escenario de evento obligatorio” en sus escenarios realistas de desastre.

Es probable que algún día haya una erupción volcánica masiva. Desarrollar modelos robustos y pruebas de resistencia para un evento de este tipo debería ser una prioridad para las sociedades, los gobiernos y la industria del riesgo para que la humanidad esté adecuadamente preparada para un desastre futuro.