La prossima massiccia eruzione del vulcano causerà il caos climatico – e noi siamo impreparati

Le eruzioni vulcaniche catastrofiche sono rare, ma inevitabili. I governi non dovrebbero solo lavorare per arginare il riscaldamento globale, ma anche prepararsi ad altri eventi estremi con un impatto su tutto il pianeta. La massiccia eruzione del Monte Tambora in Indonesia nel 1815 dovrebbe far suonare un campanello d’allarme. Immagina se questo accadesse oggi.

Circa 90.000 persone sull’isola di Sumbawa e nella vicina Lombok furono uccise dall’esplosione del Monte Tambora. L’eruzione ha innescato ondate di anomalie meteorologiche in tutto il mondo, che sono durate per anni e hanno colpito milioni di persone. L’emisfero settentrionale si è raffreddato di 1°C e si dice che l’anno successivo non ci sia stata un’estate. Il clima anormalmente freddo persistette fino al 1817 in tutto il Nord America e in Europa, provocando raccolti magri.

Un conseguente raddoppio dei prezzi dei cereali portò a disordini sociali in paesi come Francia e Regno Unito e fece precipitare gli Stati Uniti nella loro prima depressione economica. In India, il clima irregolare fu collegato a un’epidemia di colera, che si diffuse fino a diventare una pandemia globale nel 1817. Gli effetti a catena dell’eruzione del Tambora provocarono un bilancio delle vittime probabilmente dell’ordine di decine di milioni.^1,2.

Enormi eruzioni vulcaniche: è tempo di prepararsi

L’oscurità di Tamboran è svanita e al mondo è stata risparmiata un’eruzione vulcanica di simile portata in più di 200 anni. Ma la questione non è se un simile cataclisma si ripeterà, ma quando. Le prove geologiche dei depositi vulcanici degli ultimi 60.000 anni suggeriscono una probabilità 1 su 6 che si verifichi una massiccia eruzione in questo secolo^3,4.

Se ciò accadesse nei prossimi 5 anni, i costi sarebbero colossali. In uno scenario estremo, gli impatti economici costerebbero più di 3,6 trilioni di dollari nel primo anno e 1,2 trilioni di dollari in più negli anni successivi, a causa degli effetti delle condizioni meteorologiche estreme, della riduzione dei raccolti e dell’instabilità alimentare, secondo il mercato assicurativo e riassicurativo Lloyd’s. di Londra, che ha valutato questi rischi a maggio (vedi go.nature.com/4ewty2d).

Sono valori enormi. Ma comportano grandi incertezze. Gli scienziati comprendono i meccanismi di base di come il vulcanismo influenza il clima, ma non i dettagli più fini: il biossido di zolfo (SO₂) viene spinto nella stratosfera, dove forma aerosol di solfati che riflettono la radiazione solare in arrivo e raffreddano la superficie terrestre⁵. L’entità del raffreddamento dipende dalla quantità, dalla distribuzione verticale e dalle dimensioni di queste particelle di aerosol di solfato⁶. Gli effetti sulle precipitazioni sono più difficili da prevedere, così come quelli sull’agricoltura e sui mercati economici. E tutti questi dettagli saranno influenzati e avranno un’influenza sul cambiamento climatico.

Per definire queste incertezze, chiediamo un approccio su tre fronti. In primo luogo, i ricercatori dovrebbero collegare modelli e prove geologiche dei climi passati con le registrazioni storiche dei vulcani. In secondo luogo, dovrebbero esplorare come il raffreddamento vulcanico potrebbe interagire con il riscaldamento climatico di origine antropica. E in terzo luogo, scienziati, analisti e politici devono progettare strategie per ridurre al minimo gli effetti di un’eruzione catastrofica, accoppiando modelli climatici, agricoli e di shock alimentare.

Comprendi cosa è successo nelle eruzioni passate

I ricercatori non hanno prove sufficienti per dedurre la quantità di zolfo che i vulcani hanno storicamente iniettato nell’atmosfera, o quali siano stati i suoi effetti di raffreddamento. I satelliti hanno monitorato le emissioni di solfati dai vulcani dall’eruzione del Monte Pinatubo nelle Filippine nel 1991. Ma quelli delle eruzioni precedenti devono essere ricostruiti sulla base dei depositi nei campioni di ghiaccio provenienti dall’Antartide e dalla Groenlandia. Tracce sono evidenti solo da grandi eruzioni.

I modelli vengono quindi utilizzati per stimare la quantità di stratosfera raggiunta. Ma è necessario fare delle ipotesi sui volumi iniettati, sull’altezza del pennacchio e sulla dimensione delle particelle di aerosol. Anche per il cataclisma di Tambora – che era dieci volte più grande di quello di Pinatubo – i livelli di solfato stratosferico ricostruiti variano fino a un fattore 15 tra i modelli⁷.

Anche il raffreddamento corrispondente è difficile da prevedere. Ad esempio, le 5 massicce eruzioni che hanno rilasciato più zolfo⁸ negli ultimi 1.500 anni tutti hanno causato una quantità simile di raffreddamento estivo nell’emisfero settentrionale – circa 1–1,5 °C per 2–3 anni⁹ — nonostante le masse di zolfo rilasciate differissero di un fattore 3 (vedi “Vulcani che hanno cambiato il mondo”).

Tali incoerenze derivano da limitazioni nella comprensione da parte dei ricercatori del ciclo di vita degli aerosol. Ad esempio, eruzioni più grandi potrebbero sollevare nell’aria particelle più grandi, che sono meno efficienti nel diffondere le radiazioni e cadere dalla stratosfera più velocemente di quelle più piccole, con conseguente minore raffreddamento. Anche l’influenza del vulcanismo sugli eventi climatici regionali, come El Niño e i monsoni, è poco conosciuta^6,10.

Per colmare queste lacune, facciamo appello agli sforzi di modellizzazione internazionale, come il Volcanic Forcings Model Intercomparison Project, per esplorare i fattori limitanti. I modelli dovrebbero considerare una gamma di rese di zolfo, nonché aerosol e chimica dello zolfo. Dovrebbero esaminare come gli impatti delle eruzioni variano nei diversi climi. E devono assimilare e integrare meglio i dati ricavati dalle carote di ghiaccio, dagli anelli degli alberi e da altri dati sui climi del passato per migliorare l’accuratezza delle simulazioni e delle previsioni.

Consideriamo il raffreddamento vulcanico in un mondo più caldo

La modellazione delle eruzioni passate può dirci molto. Ma, in un mondo più caldo, cambieranno anche molti processi fisici e chimici nell’atmosfera, negli oceani e sulla terra. Ad esempio, il riscaldamento globale riscalda la bassa atmosfera e raffredda la stratosfera. L’alterazione degli strati atmosferici influenzerà la diffusione dei pennacchi vulcanici e la loro altezza^11,12.

I cambiamenti nei modelli di circolazione influenzeranno anche il modo in cui gli aerosol si diffondono e crescono. Ad esempio, i flussi d’aria più veloci dai tropici verso latitudini più elevate, già osservati come conseguenza del riscaldamento, ostacolano la coagulazione degli aerosol derivanti dalle eruzioni ai tropici. Gli aerosol più piccoli diffondono la luce solare in modo più efficiente e raffreddano maggiormente la superficie terrestre¹¹.

Anche gli oceani ne risentiranno. Il riscaldamento globale aumenta la stratificazione degli oceani che funge quindi da barriera alla mescolanza di acque profonde e poco profonde. Le eruzioni vulcaniche potrebbero quindi raffreddare in modo sproporzionato gli strati superiori dell’acqua e le masse d’aria sopra l’oceano.

E con l’aumento degli estremi climatici – dalle forti piogge allo scioglimento delle calotte glaciali e all’innalzamento del livello del mare – le ramificazioni dell’attività vulcanica non faranno altro che crescere, rendendo essenziale gestirle ora. I ricercatori devono capire come le eruzioni amplificano o attenuano il cambiamento climatico di origine antropica¹¹.

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Tuttavia, nessuno di questi dettagli è incluso negli attuali modelli climatici, che presuppongono che il vulcanismo nel ventunesimo secolo assomiglierà all’attività passata.¹². Inoltre, l’eruzione del Tambora si trova al di fuori della gamma di documenti vulcanici storici del periodo 1850-2014 che alimentano proiezioni climatiche standard, come i risultati del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) utilizzati nel Sesto rapporto di valutazione del Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici. Pertanto, queste simulazioni sottostimano sia gli effetti del vulcanismo sul clima sia la frequenza delle massicce eruzioni vulcaniche.

Facciamo appello ai ricercatori che sviluppano la prossima generazione di modelli climatici (incluso CMIP7) per costruire rappresentazioni più accurate del vulcanismo. Dovrebbero migliorare i modelli delle eruzioni storiche non coperte dai dati satellitari, le tendenze future in un clima in fase di riscaldamento e i processi microfisici nella stratosfera. Simulazioni approfondite di eruzioni multiple in diversi scenari climatici amplierebbero la gamma di impatti considerati.

Prevedere gli impatti socioeconomici di un cataclisma di grandi dimensioni

Oltre ad accadere in un clima più caldo, la prossima eruzione simile a Tambora si verificherà in un mondo più interconnesso che ospita otto volte la popolazione del 1815. I sistemi agricoli si troverebbero improvvisamente ad affrontare livelli più bassi di luce solare, clima più fresco e modelli di umidità alterati – tutto in successione ravvicinata. Potrebbero derivarne impatti sociali fuori misura.

Ad esempio, l’eruzione del Pinatubo del 1991 ha provocato una riduzione del 9% nella resa globale del mais e una riduzione del 5% nella produzione di grano, riso e soia.¹³. I fallimenti dei raccolti derivanti da un’eruzione più massiccia colpirebbero simultaneamente le regioni del granaio globale: Cina, Stati Uniti, India, Russia e Brasile, che insieme producono la maggior parte del grano, mais, riso e soia del mondo. La perdita dei raccolti comprometterebbe la sicurezza alimentare globale e le catene di approvvigionamento, innescando potenzialmente disordini, conflitti e migrazioni.

Dagli anni ’90, le simulazioni climatiche sono state abbinate a modelli di colture per prevedere i probabili impatti del riscaldamento globale sui raccolti e sul commercio alimentare. I guasti sincronizzati del granaio sono stati considerati alla luce della crescente frequenza e intensità degli eventi meteorologici estremi¹⁴.

Tuttavia, mancano analisi comparabili per le eruzioni vulcaniche, per le quali l’attenzione è rimasta sugli effetti che eruzioni di media scala come il Pinatubo o l’ingegneria climatica potrebbero avere sull’agricoltura globale.¹³. Questo divario nella ricerca lascia i governi e i politici all’oscuro.

Chiediamo un abbinamento di proiezioni climatiche all’avanguardia e modelli agricoli per far luce su questo punto cieco, idealmente attraverso valutazioni di shock a cascata ad alto impatto da parte del Programma mondiale di ricerca sul clima. I risultati potrebbero essere utilizzati per valutare le reti commerciali internazionali e le riserve alimentari per migliorare la comprensione e per prevedere cambiamenti più realistici nel sistema commerciale alimentare globale a seguito di gravi interruzioni.

Riconosciamo che un simile approccio top-down è imperfetto e che diverse fonti di incertezza possono intensificarsi e a cascata ad ogni passo. Il momento, il luogo, l’altezza del pennacchio della prossima eruzione catastrofica e lo stato del clima in quel momento rimarranno imprevedibili.

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A causa di queste molteplici incognite, non è possibile fare affidamento sui convenzionali schemi di “previsione e poi agisci”, perché né le previsioni né le incertezze possono essere quantificate con precisione¹⁵. I gestori del rischio, inclusi assicuratori e riassicuratori, non possono semplicemente dipendere da percorsi unici e migliori.

Chiediamo invece una definizione di solidi approcci decisionali e di trame estreme per esplorare gli scenari peggiori e collegare le decisioni gestionali alla più ampia gamma possibile di risultati plausibili.

Raccomandiamo un “approccio controfattuale al ribasso”, che reinventa eventi passati noti per costruire una visione realistica dei rischi futuri. Ad esempio, considerando un’eruzione su scala Tambora che si verifica nel clima odierno (magari in coincidenza con un El Niño), assicuratori e riassicuratori potrebbero stimare le perdite finanziarie derivanti da sistemi noti per essere stati colpiti da eruzioni passate, come il commercio alimentare¹⁶.

Anche le imprese rilevanti e altri grandi istituti finanziari dovrebbero condurre stress test sui capitali per esplorare le conseguenze macroeconomiche di un anno moderno senza estate. Chiediamo al settore assicurativo di considerare formalmente il rischio posto da un’eruzione simile a Tambora come uno “scenario di evento obbligatorio” nei suoi scenari di disastro realistico.

Un giorno è destinata ad accadere una massiccia eruzione vulcanica. Lo sviluppo di modelli robusti e stress test per un simile evento deve essere una priorità per le società, i governi e l’industria del rischio, in modo che l’umanità sia adeguatamente preparata per un futuro cataclisma.