Tulivuorenpurkaus

Tulivuorenpurkaus on tapahtuma, jossa tulivuoresta purkautuu magmaa, kiviä, pölymäistä ainetta ja kaasua. Purkautuva magma virtaa laavana ennen jähmettymistään. Purkauksia luokitellaan usein niiden räjähdysvoimakkuuden perusteella rauhallisista Havaiji-tyypin purkauksista voimakkaisiin Plinius-tyypin purkauksiin, jotka voivat repäistä koko tulivuoren huipun auki.

Laava on tulivuorenpurkauksen yleisin purkaustuote. Se on kuumaa, mutta suhteellisen hitaasti liikkuvaa sulaa kiveä, joka jähmettyessään muodostaa joko köysi- tai lohkarelaavaa. Meressä purkautuva laava puolestaan tunnetaan tyynylaavana. Räjähdyksissä syöksyy ilmaan myös erisuuruista materiaalia vulkaanisesta pölystä suuriin lohkareisiin. Vulkaaninen tuhka voi vaikuttaa tuhansien neliökilometrien alueella ja tuhota muun muassa maanviljelyksiä, vaarantaa lentoliikennettä ja stratosfäärissä heijastaa Auringon säteilyä viilentäen Maan lämpötilaa. Tulivuortenpurkauksen yhteydessä voi syntyä myös niin sanottuja pyroklastisia virtauksia, jotka ovat vauhdilla vuoren rinteitä pitkin syöksyviä 100–700-asteisia tuhkapilviä. Purkaus voi aiheuttaa myös maanvyöryjä, jotka voivat peittää nopeasti laajankin alueen ja aiheuttaa tuhansia kuolonuhreja.

Koska tulivuorenpurkaukset ovat vaarallisimpia luonnonilmiöitä, niitä yritetään ennustaa ihmishenkien pelastamiseksi. Vuorten rinteillä on tulivuoriobservatorioita, jotka tarkkeilevat muun muassa paikallisia maanjäristyksiä ja muita ennustekijöitä. Tulivuorenpurkauksen voimakkuutta arvioidaan puolestaan useilla mittareilla, ja yksi räjähtävyyttä mittaava asteikko on VEI-indeksi. Sen perusteella voimakkain purkaus vuoden 1500 jälkeen on ollut vuoden 1815 Tamboran purkaus.

Maapallolla on parhaillaan käynnissä kymmeniä tulivuorenpurkauksia. Jotkut niistä ovat jatkuneet yhtäjaksoisesti vuosikymmenten tai jopa vuosisatojen ajan. Niistä vanhin on Vanuatun saarivaltion Yasur-tulivuoren purkaus, joka on jatkunut ehkä jo 1 100-luvulta lähtien. Toiseksi vanhin on Guatemalan Santa Maria -vuoren purkaus, joka alkoi vuonna 1922 ja jatkuu edelleen. Italian Stromboli on purkautunut vuodesta 1934.

 Purkaustyypit 
 Purkaustapa 
Tulivuoria voidaan luokitella sekä niiden muodon että myös niiden purkaustyypin mukaan. Nämä myös kytkeytyvät yhteen, sillä purkaustapa vaikuttaa tulivuoren muotoutumiseen. Karkeasti ajateltuna purkaukset voidaan jakaa rauhallisiin laavavirtauksiin ja räjähdysmaisiin purkauksiin. Laavavirtauksessa tulivuoresta syöksyy basalttista magmaa, jonka viskositeetti ja kaasupitoisuus ovat suhteellisen matalia. Räjähdysmäisissä purkauksissa magman viskositeetti ja kaasupitoisuus ovat selvästi suurempia.

Viskositeetin ja kaasupitoisuuden lisäksi purkauksen voimakkuuteen vaikuttaa magman paineen alentuminen sen noustessa pintaan ja nukleaatioydinten määrä. Nukleaatiota tarvitaan, jotta kaasu alkaa muodostaa kuplia. Törmäävien mannerlaattojen reunoilla olevien tulivuorten magma on usein erittäin kaasupitoista ja sitkasta. Tällöin magma on hyvin räjähdysherkkää, koska kaasut eivät kiehu helposti ja ne jäävät vangiksi ja lopulta aiheuttavat räjähdyksen paineen noustua tarpeeksi. Hitaasti liikkuvassa magmassa kaasut pääsevät vapautumaan helpommin.

Freatomagmaattiseksi purkaukseksi kutsutaan räjähdyspurkausta, jossa magma syöksyy pinnalle veden läpi. Tulivuoren freaattinen purkaus puolestaan syntyy, kun maanpinnan alla oleva neste kuumenee magman, laavan, kuuman kiviaineksen tai vulkaanisen materiaalin seurauksena ja lopulta aiheuttaa räjähdyksen.

Sammuville tulivuorille ovat ominaisia erilaiset kaasupurkaukset, joissa valtaosa purkaustuotteista on kaasuja. Mofeteista purkautuu pääasiassa hiilidioksidia, solfataroista rikkikaasuja ja fumaroleista vesihöyryä.Kakkuri 2005, s. 26–27.

 Magmaattiset purkaukset 
Tulivuoritutkijat luokittelevat räjähdysmäiset magmaattiset purkaukset useisiin ryhmiin, joista tärkeimpiä ovat voimakkuusjärjestyksessä Islanti-, Havaiji-, Stromboli-, Vulcano-, Pélee- ja Plinius-tyypin purkaus. Omia ryhmiään ovat myös laakiobasaltteja synnyttäneet halkeamapurkaukset ja kaasupurkaukset.Kakkuri 2005, s. 22, 25.

Havaiji-purkaukset ovat basalttipurkauksia, joissa laava on kuumaa ja liikkuvaa. Purkaus itsessään on kuitenkin rauhallinen. Stromboli-purkaukset ovat puolestaan kaasupurkauksia, joissa kaasu ryöpyttää punahehkuista laavaa ilmaan ja rinteille. Pélee-purkauksille tyypillistä ovat pyroklastiset virrat, jotka ovat muodostuneet kuumista kokoonpuristuneista kaasuista ja osittain sulasta kiviaineksesta.

Voimakkaimpia purkauksia ovat Plinius-tyypin purkaukset. Niiden nimi liittyy Vesuviuksen vuoden 79 purkaukseen, jossa kirjailija Plinius vanhempi kuoli ja jota Plinius nuorempi kuvasi teksteissään. Tällaisissa tapauksissa kaasu kuohahtaa magmassa ja saattaa repäistä koko magmakanavan rikki. Räjähdysmäisesti nousevat kaasut aiheuttavat valtaisan purkauspilven, joka voi nousta jopa stratosfääriin asti. Tuhkapilvissä voi esiintyä myös salamoita, jotka syntyvät staattisesta sähköstä. Räjähdyspurkausten magma on sitkasta ja myös tukkii helposti purkausaukon. Räjähdykset levittävät suuret määrät magmaa tuhkana ja karkeampana pyroklastisena materiaalina. Laavaa ei niissä kuitenkaan synny paljoakaan. Plinius-purkaus voi loppuvaiheessa jopa tuhota koko vuoren.

 Freatomagmaattiset purkaukset 
Freatomagmaattiset purkaukset ovat räjähdysmäisiä purkauksia, jotka syntyvät magman ja veden vuorovaikutuksesta. Kuumentunut vesi muuttuu nopeasti vesihöyryksi ja laajentuu räjähtäen, minkä seurauksena magma hajoaa erityisen pienirakeiseksi tuhkaksi. Freatomagmaattinen purkaus voi tapahtua sekä vedenalaisista tulivuorista että tilanteissa, joissa magma joutuu kosketuksiin pohjaveden, hydrotermisten järjestelmien, valuntaveden tai jäätikön kanssa.

Stromboli-purkausta vastaavaa räjähdysmäistä freatomagmaattista purkausta kutsutaan Surtsey-tyypiksi. Islantiin kuuluvan Surtseyn saaren muodostanut purkaus alkoi räjähdysmäisenä merenalaisena freatomagmaattisena purkauksena. Se hiipui hiljalleen, kun tulivuori kasvoi laavakerrosten ansiosta ja purkausaukon yhteys veteen katkesi.

 Purkaustuotteet ja niiden vaikutukset 
 Laava ja laavavirrat 
vasen|upright|thumb|Köysilaavaa Kīlauean rinteillä.
Laava on sulaa kiveä, jota valuu tai syöksyy ulos tulivuoren purkausaukosta. Sitä voi tulla maan pinnalle joko rauhallisesti tai räjähdysmäisissä laavasuihkuissa. Laava on tulivuorten yleisin purkaustuote, kun mukaan lasketaan valtamerten keskiselänteiden purkaukset.

Maanpinnalla laava muodostaa jäähtyessään joko köysi- tai lohkarelaavaa, joille on annettu havaijinkieliset nimet pahoehoe- ja aa-laava. Pahoehoe on nopealiikkeistä, eivätkä kaasut poistu siitä helposti. Pahoehoesta muodostuu jähmettyessään köysinippumainen pinnanmuoto. Aa-laava on puolestaan rosopintaista kiveä, josta kaasut poistuvat räiskähdellen. Kummankin laavatyypin kemiallinen koostumus on sama, ja niiden käyttäytymisen ero vaikuttaa johtuvan purkauslämpötilasta ja laavavirran nopeudesta. Merenpohjalla purkautunut köysilaava tunnetaan tyynylaavana, sillä sen pintaan muodostuu hydrostaattisen paineen ja nopean jäähtymisen takia tyynymäisiä kohoumia.

Laavavirran nopeuteen vaikuttaa keskeisesti neljä tekijää. Keskeisimpiä vaikuttajia ovat laavan tyyppi ja sen viskositeetti sekä maanpinnan kaltevuus. Lisäksi nopeuteen vaikuttaa laavavirran valumistapa, sillä laava voi virrata sekä laajana mattona että kapeaa kanavaa tai laavatunnelia pitkin. Laavavirran nopeuteen vaikuttaa myös laavan määrä.

Basalttinen laava on juoksevaa, ja se voi edetä kymmenien kilometrien päähän purkauspaikasta, kun taas viskoosimpi andasiittinen laava yltää harvoin yli kahdeksaan kilometriin. Basalttisen laavan etureuna kulkee jyrkillä rinteillä 10 km/h, mutta ohuissa kanavissa ja laavatunneleissa nopeus voi ylittää jopa 30 km/h. Andasiittisen laavan nopeus puolestaan on vain muutamia kilometrejä tunnissa.

Kuuma laava peittää, ympäröi, kaataa tai sytyttää kaiken, joka sen eteen tulee, mutta laavaan kuolee vain harvoin ihmisiä sen hitauden takia. Laavavirta saa kuitenkin aikaan esimerkiksi räjähdyksiä, kun se päätyy veteen. Ihmisiä loukkaantuu lähinnä silloin, kun he menevät liian lähelle seuraamaan tilannetta tai joutuvat laavan saartamiksi. Laava voi kuitenkin muuttaa radikaalisti purkauksen ympäristöä, sillä asunnot ja maanviljelykset voivat peittyä kymmenien metrien paksuisella mustalla kivikerroksella.

 Räjähdysmateriaali ja tuhkalaskeumat 
Tulivuoren purkauksen yhteydessä tapahtuvat, kaasujen laajenemisesta aiheutuvat räjähdykset levittävät paljon kiinteää materiaalia pölystä suuriin kiviin. Vulkaaninen pöly on pienintä materiaalia, ja se vastaa koostumukseltaan jauhoa. Pölystä hieman suurempaa materiaalia on vulkaaninen tuhka, jonka koko vastaa suurimmillaan riisin jyvää. Lapillit ovat puolestaan 2–64 millimetrin suuruisia kiviä.

Yli 64 millimetrin suuruista materiaalia kutsutaan joko vulkaanisiksi lohkareiksi tai pommeiksi. Lohkareet ovat usein vanhaa kiveä, joka sinkoutuu uuden purkauskanavan avautumisen yhteydessä. Suuret kappaleet voivat lentää jopa 20 kilometrin päähän. Pommit ovat puolestaan hehkuvaa ja pehmeämpää materiaalia, ja ne saattavat ilmalennon aikana muotoutua erikoisen muotoisiksi kappaleiksi.

Tuhkalaskeuma on selvästi yleisin tulivuorenpurkauksen aiheuttama seuraus. Pieni materiaali voi helposti kulkeutua pitkien matkojen päähän purkauspaikasta, ja laskeuma voi vaikuttaa yhteisöihin jopa tuhansien neliökilometrien alueella.

Hienojakoinen tuhka ei yleensä aiheuta suoria vaurioita, mutta muutaman senttimetrin kerros tuhkaa voi vaurioittaa rakennusten kattoja ja aiheuttaa satojen tuhoutumisia. Pieni tuhkakerros voi myös vaikeuttaa pelastustöitä, kun tiet ja lentoasemat sekä sähkö- ja puhelinlinjat ovat käyttökelvottomia. Pinatubon vuoden 1991 purkaus yhdistyi Filippiineillä samaan aikaan riehuneeseen taifuuniin, minkä seurauksena valtavat vesisateet tekivät tuhkasta painavampaa, mikä sorti useita rakennuksia ja aiheutti siksi monia kuolonuhreja.Oppenheimer 2011, s. 29.

Kasveille jo senttimetrin tuhkakerros voi olla vaarallinen, ja muutama senttimetri tuhkaa voi tuhota viljelysmaan sukupolvien ajaksi. Yli 15 senttimetriä paksu tuhkakerros eristää maaperän hapesta lähes täydellisesti, ja uuden maaperän syntymiseen voi mennä useita satoja vuosia. Tuhkassa oleva fluori on puolestaan vaarallista karjalle. Tulivuorenpurkaukset voivatkin aiheuttaa tuhansien nautojen ja lampaiden fluoroosin, jos fluoria päätyy eläinten elimistöön. Ihmisillekin tilanne voi olla vaarallinen, jos fluoria päätyy juomavesijärjestelmään.Oppenheimer 2011, s. 30–31.

Tuhkalaskeuma on kuitenkin myös varsin ravinnepitoista, joten sen päälle syntyy erityisen hedelmällistä maaperää. Säännöllinen tuhkakerros tuottaa maaperään paljon rikkiä ja seleeniä, millä on suotuisia vaikutuksia maanviljelyyn. Merissä tuhka puolestaan lisää makroravinteita ja bioaktiivista metallia, jota ilman kasviplankton ei pysty kasvamaan pinnan läheisyydessä. Esimerkiksi Alaskan Kasatochin purkautuessa vuonna 2008 satelliittikuvissa näkyi Tyynenmeren koillisosassa valtavia kasviplanktonkasvustoja tuhkalaskeuman alueella.

 Pyroklastiset virtaukset 
Pyroklastiset virtaukset tai tuhkapilvet liittyvät erityisesti räjähdysmäisiin purkauksiin. Niitä kutsutaan joskus myös ranskankielisellä nimellä ”nuées ardentes” eli ’palavat pilvet’. Pyroklastiset pilvet ovat eräänlaisia vulkaanisten partikkeleiden, purkauskaasujen ja ilman emulsioita, jotka syöksyvät vauhdilla tulivuoren rinnettä alas.

Tyypillisessä räjähdyspurkauksessa tefraa ja kaasuja nousee korkealla ilmakehään. Kaasun ja magman määrä kuitenkin vähenee hiljalleen ja purkauspilvestä tulee osittain ilmaa raskaampi, jolloin se romahtaa ja vyöryy alas rinnettä. Virtauspilvi on muodostunut kaasuista sekä erilaisista kappaleista aina isoista lohkareista mikroskooppiseen lasiin. Pyroklastinen virtaus voi liikkua jopa nopeudella 200 kilometriä tunnissa. Pienet virtauspilvet voivat edetä 10–20 kilometrin matkan ja suurimmat yli 100 kilometriä.Oppenheimer 2011, s. 32. Pilven lämpötila on 100–700 astetta.

Pyroklastisten virtausten tiedetään aiheuttaneen useita katastrofeja. Vesuviuksen vuoden 79 tulivuorenpurkauksessa virtaus tappoi Pompejissa noin 18 000 ihmistä ja Mont Peléen vuoden 1902 purkaus noin 30 000 ihmistä Martiniquen saarella.

 Kaasut 
Tulivuorenpurkauksissa vapautuvista kaasuista yleisimpiä ovat vesihöyry, hiilidioksidi, rikkidioksidi ja rikkivety. Lisäksi esimerkiksi vetyä, heliumia, typpeä, vetykoloridia ja elohopeaa voi tulla kaasuna.

Magmasta vapautuvan kaasun koostumukseen vaikuttavat lämpötila, paine sekä räjähdysherkän materiaalin yleiskoostumus. Hapen määrällä on erityisen suuri vaikutus, sillä sen seurauksena tietyt aineet ovat vakaampia kuin toiset. Jos vulkaaniset kaasut sekoittuvat ilmakehän kaasuihin, vesihöyry, hiilidioksidi ja rikkidioksidi ovat vakaassa tilassa. Jos puolestaan happea on vain vähän saatavilla, metaani, typpi ja rikkivety ovat vakaita. Purkauksissa syntyvät kaasut voivat olla vaarallisia ihmisille, eläimille, maataloudelle ja omaisuudelle, vaikka yleisin vulkaaninen kaasu vesihöyry onkin vaaratonta.

Pääsääntöisesti purkauksessa erittyvä hiilidioksidi laimenee ympäröivään ilmaan, mutta sopivissa olosuhteissa se voi aiheuttaa tappavat olosuhteet. Hiilidioksidi on raskaampaa kuin ilma, joten se voi valua alaville alueille. Ilma, jonka hiilidioksidipitoisuus on yli 3 prosenttia, voi aiheuttaa nopeasti päänsärkyä, huimausta, sydämensykkeen kasvua ja hengitysvaikeuksia. Kun hiilidioksidipitoisuus on noin 15 prosenttia, tilanne on jo hengenvaarallinen.

Rikkidioksidi ärsyttää ihoa, kudoksia ja silmien, nenän ja kurkun limakalvoja. Rikkidioksidipäästöt voivat aiheuttaa tulivuoren suojanpuoleiselle rinteelle happosateita ja ilman saastumista. Esimerkiksi Kīlauea aiheuttaa Havaijilla terveysongelmia rikkidioksidipitoisen vulkaanisen savusumun takia. Rikkivety on hajutonta korkeina pitoisuuksina ja myös erittäin myrkyllistä. Se ärsyttää hengitysteiden yläosaa ja pitkän altistumisen jälkeen aiheuttaa keuhkoödeemaa. Jos rikkivetypitoisuus ylittää 500 ppm, ihminen menettää tajuntansa viidessä minuutissa. Tuhkapartikkelien pinnalla on usein vetyhalideita, ja niitä voi erittyä myös, kun magma on noussut lähelle pintaa. Vesipisaroiden liuotessa ne voi synnyttää happosateita ja tuhkan mukana myrkyttää vesijärjestelmiä, viljelmiä ja laitumia.

 Välilliset vaikutukset 
 Vyöryt 
Tulivuorten rinteillä esiintyy yleisesti erilaisia irtoaineksen aiheuttamia vyörymiä, sillä rinteillä on usein paljon tuhkaa, kiviä ja muuta irtoainesta. Vyörymä voi syntyä magmaintruusion, purkauksesta aiheutuneen räjähdyksen, paikallisten maanjäristysten tai vesisateen seurauksena.Oppenheimer 2011, s. 38. Käytännössä kivivyöry voi syntyä tulivuoren rinteillä myös ilman aktiivista purkausta. Silloin vanha purkausmateriaali syöksyy esimerkiksi maanjäristyksen seurauksena alas rinnettä.

Suuri mutta myös varsin harvinainen tapahtuma on irtoainesvyöry, jossa jopa kokonainen osa tulivuoren rinnettä sortuu ja vyöryy kymmenien kilometrien matkan. Jos liikkuva aines on veden kyllästämää tai se päätyy uomaan, se muuttuu irtoainesvirtaukseksi. Lahariksi puolestaan kutsutaan virtausta, jossa on merkittäviä määriä savea.Oppenheimer 2011, s. 39. Mutavyöryjä voi syntyä myös, kun tulivuoren huipun jäätikön sulavesi alkaa virrata rinnettä pitkin.

Erilaisten maanvyöryjen vaikutus asutuilla alueilla voi olla valtaisa. Nevado del Ruizin purkautuminen Kolumbiassa vuonna 1985 sai aikaan suuren mutavyöryn. Itse purkaus oli voimakkuudeltaan varsin maltillinen, mutta se aiheutti kraatterin ympäristössä olleen lumen nopean sulamisen. Puolessatoista tunnissa mutavyöry ehti 60 kilometrin päässä sijaitsevaan Armeron kaupunkiin, jonka asukkaat eivät olleet varautuneet siihen. Armerossa kuoli arviolta 22 800 ihmistä. Suurissa purkauksissa sedimenttiliikunnot voivat muuttaa maan infiltraatioastetta ja vesijärjestelmiä niin, että maisemat palautuvat entiselleen vasta vuosisatojen tai jopa -tuhansien päästä.Oppenheimer 2011, s. 40.

 Tsunami 
Osittain veden alla sijaitsevan kalderan romahtaminen aiheuttaa tsunamin eli valtavan hyökyaallon. Tsunami voi syntyä myös, jos vyörymä tai pyroklastinen tuhkapilvi syöksyy voimalla mereen. Tsunameita voi syntyä myös, kun vedenalainen kaldera romahtaa tai kun vedenalainen purkausaukko räjähtää meriveden päästyä purkauskanavaan.Oppenheimer 2011, s. 41.

Tsunamit voivat pahimmillaan vaatia tuhansia ihmishenkiä, sillä asutustiheys on usein suurimmillaan rannikkoalueilla. Esimerkiksi Santorínin tulivuorenpurkaus loi erittäin tuhoisan tsunamin. Kikain kalderan tsunami puolestaan tuhosi noin 7 300 vuotta sitten Kyūshūn saaren eteläosaa. Historiallisen ajan tunnetuin tulivuoren aiheuttama tsunami syntyi Krakataun purkauksessa 1883. Suurin osa Krakataun noin 36 000 kuolonuhrista johtui tsunamista, joka iski Sumatran ja Jaavan rannikoille.Oppenheimer 2011, s. 42. Jos tulivuori on valtameren rannalla, se voi aiheuttaa megatsunamin, yhden ihmiskunnan suurimmista katastrofeista. Tämä vaatisi sen, että tulivuoresta romahtaisi pala suoraan mereen. Tällainen mahdollisuus saattaa tieteilijöiden mukaan olla esimerkiksi La Palman saarella.

 Vaikutukset lentoliikenteeseen 
Tulivuorenpurkauksesta ilmaan noussut aines on vakava vaara lentoliikenteelle. Tuhkapilviä ja aerosoleja ei voi havaita tutkalla, eikä lentäjät välttämättä pysty erottamaan sellaista tavallisesta pilvestä.

Lentoliikenteen merkittävin uhka syntyy, kun tuhka päätyy suihkumoottoreihin, missä silikaattipitoinen tuhka sulaa ja sen jälkeen jäähtyy uudestaan moottorin viileämmissä osissa. Siellä jäähtynyt aines muodostaa lasisen pinnoitteen, mikä puolestaan häiritsee ilmavirtaa ja voi näin aiheuttaa moottorin sakkauksen tai jopa hajoamisen. Tuhkapilvet voivat lisäksi vaikuttaa lentokoneiden sensoreihin, ja ne heikentävät näkyvyyttä ja mahdollisesti sisätilojen ilmanlaatua. Tuhkan joukossa olevat terävät hiukkaset puolestaan naarmuttavat lentokoneen pintaa.

Kansainvälinen siviili-ilmailujärjestö (ICAO) on perustanut yhdeksän tiedotuskeskusta tiedottamaan lentoliikenteelle vaarallisista purkauksista ja ennustamaan tuhkapilvien leviämistä. Järjestö on myös kehittänyt purkauksista kertovan värikoodeihin perustuvan varoitusjärjestelmän:

 Vihreä: Toimiva tulivuori on tavallisessa passiivisessa tilassa.
 Keltainen: Lisääntyneitä epävakauden merkkejä, jotka ylittävät tavalliset tausta-arvot. Kasvanut seisminen toiminta.
 Oranssi: Lisääntyvää ja kiihtyvää epävakautta. Purkaus on todennäköistä tuntien tai päivien sisällä. Pieniä tuhkapurkauksia odotettavissa tai todettu. Seismisiä häiriöitä tavattu paikallisilla seismisillä asemilla, mutta ei kauempana.
 Punainen: Purkaus käynnissä. Savupilvi on noussut tai nousee yli 8 000 metrin korkeuteen merenpinnasta. Havaittu voimakkaita seismisiä häiriöitä kaikilla paikallisilla asemilla ja yleisesti myös kauempana.

 Ilmastovaikutukset 
Tulivuorten ilmastovaikutukset liittyvät erityisesti korkealle ilmakehään kohoaviin tuhkapilviin. Troposfääriin päätyvät purkaustuotteet päätyvät parissa viikossa sateen mukana takaisin maanpinnalle. Stratosfäärissä tällaista ei pääse enää tapahtumaan, koska siellä ollaan jo säätapahtumien yläpuolella. Siellä ne pystyvät vähentämään Auringon säteilyn pääsyä Maahan, mikä puolestaan viilentää ilmastoa.Winberg 2012, s. 187. Kaasuista rikkidioksidi vaikuttaa viilentävästi, mutta kasvihuonekaasuihin kuuluva hiilidioksidi lämmittävästi. Hiilidioksidia syntyy tulivuorenpurkauksissa kuitenkin sen yleismäärän nähden niin vähän, että sillä ei ole juurikaan vaikutusta ilmaston lämpenemiseen.Winberg 2012, s. 188.

Rikkidioksidi muuttuu stratosfäärissä rikkihapoksi, joka puolestaan tiivistyy nopeasti sulfaattiaerosoleiksi. Auringon säteily heijastuu niistä osin takaisin avaruuteen, mikä puolestaan viilentää Maan ilmakehän alaosaa eli troposfääriä. Samalla ne myös värjäävät taivasta, joka on päiväsaikaan maitomaisen valkoinen. Auringonnousut ja -laskut ovat puolestaan poikkeuksellisen värikkäitä.

1900-luvun lopulla esimerkiksi El Chichónin vuoden 1982 purkaus ja Pinatubon vuoden 1991 purkaus ovat molemmat viilentäneet ilmakehää noin 0,5 astetta. Ilmastovaikutukset kuitenkin myös vaihtelevat, sillä esimerkiksi Pinatubon purkauksen jälkeen pohjoisten leveysasteiden talvet leutonivat selvästi. Tämä johtui länsituulten voimistumisesta, mikä toi mantereelle lauhaa merellistä ilmaa. Historiallisesti moniin purkauksiin on liitetty kylmiä aikakausia, ja esimerkiksi Seruan ja Heklan vuoden 1693 purkaukset vaikuttivat todennäköisesti osaltaan vuosien 1694 ja 1695 kylmiin vuosiin ja Pohjois-Euroopan suuriin kuolonvuosiin.Kakkuri 2005, s. 44–45. Kesätöntä vuotta 1816 edelsi puolestaan Tamboran purkaus. Aikalaiskuvausten mukaan purkaus rikkoi koko Tamboran yläosan ja jätti jäljelle puolitoista kilometriä syvän kraatterin. Tambora syöksi ilmaan 150 kuutiokilometriä vulkaanista ainetta ja noin 200 miljoonaa tonnia rikkipitoisia kaasuja. Ne levisivät nopeasti ympäri maapallon ja viilensivät säätä maailmanlaajuisesti.Kakkuri 2005, s. 48.

Toban purkauksen 75 000 vuotta sitten arvellaan aiheuttaneet maapallon pintalämpötilan laskemisen 3–5 asteella. Purkaus oli suurin, jota maapallolla on tapahtunut kahteen miljoonaan vuoteen. Se lennätti ilmaan ainaki 2 800 kuutiokilometriä vulkaanista materiaalia.Kakkuri 2005, s. 51.

 Purkauksen ennustaminen 
Tulivuoret muodostavat yhden suurimmista luonnonuhista ihmisen toiminnalle. Siksi niiden purkauksia on pyritty ennustamaan tutkimalla aiempia historiallisia tapauksia sekä esihistoriallisia kerrostumia. Tulivuorille on sijoitettu tulivuoriobservatorioita, jotka tarkkailevat paikallisia maanjäristyksiä ja pinnan epämuodostumia, jotka voivat ennustaa tulevasta purkauksesta.

Ennen tulivuoren purkautumista magman paine kasvaa vuorensisäisissä magmataskuissa. Tämä aiheuttaa pientä maan tärähtelyä, joka johtuu maan halkeilusta ja vuoren paisumisesta. Tämä ilmiö ei ole ihmissilmin tai -korvin havaittavissa, mutta sitä pystytään havainnoimaan vuoren rinteelle asennetuilla seismometreillä ja kaltevuusmittareilla. Mittareiden avulla ei saada selville purkauksen tarkkaa paikkaa tai ajankohtaa, mutta pitkäaikainen seuranta ja tietojenkeruu säästää ihmishenkiä.

Seurantajärjestelmien tehokkuus sai näyttöä St. Helensin purkauksessa vuonna 1980. Purkauksen ennustusmerkkejä saatiin hyvissä ajoin, jolloin tiedeyhteisöjen ja viranomaisten hyvän tiedonkulun ansiosta alue saatiin nopeasti tyhjennettyä.Geologica 2009, s. 90–91 St. Helensin kohdalla vuoren pohjoiskylkeen oli ilmestynyt jo selvästi näkynyt pullistuma, ja alueella oli myös useita pieniä maanjäristyksiä. Läheskään kaikilla maapallon tulivuorilla ei ole vastaavanlaista tiedonkeräysjärjestelmää, joten niiden toiminnasta ei saada ennakkotietoa.

 Purkausvoimakkuus 
Tulivuorenpurkauksen voimakkuuden mittaamiseen voidaan käyttää useita eri luokittelutapoja. Purkauksesta voidaan mitata esimerkiksi sen purkauspilven korkeutta, purkautuvan aineksen määrää, sinkoutuvien kappaleiden koon ja niiden sinkoutumisetäisyyden välistä suhdetta, hienojakoisen tuhkan määrää tai sen kestoa. Näillä kaikilla mittareilla saadaan selville joko suoraan tai välillisesti purkauksessa vapautunut energia.

Purkauksen räjähtävyyden arvioimiseen on kehitetty VEI-indeksi, joka perustuu useisiin muuttujiin. VEI on Richterin asteikon tavoin avoin asteikko, ja jokainen taso on kymmenen kertaa voimakkaampi kuin edellinen.Kakkuri 2005, s. 29. Indeksi voi saada arvon väliltä 0–8. Purkaukseen ei liity lainkaan räjähdyksiä, jos VEI-arvo on 0. Havaijin Kīlauea purkautuu usein näin. Sieltä valuu laavaa, mutta siihen ei liity räjähdyksiä. VEI-arvolla 5 purkauksen yhteydessä tapahtuu jo huomattavan suuri räjähdys. Tällaisia tapahtuu keskimäärin 20 vuoden välein. Maapallolla on vuoden 1500 jälkeen tapahtunut viisitoista VEI 5-, neljä VEI 6- ja yksi VEI 7 -luokan purkaus. Voimakkaimpaan luokkaan kuuluu vain Tamboran vuoden 1815 purkaus.

VEI-arvo on määritelty yli 5 000 purkaukselle viimeisen 10 000 vuoden ajalta. Mikään niistä ei ole lähelläkään VEI 8 -luokan teoreettista purkausta. Tällainen purkaus olisi erittäin tuhovoimainen, ja siinä vapautuisi yli tuhat kuutiokilometriä vulkaanista ainetta, se kestäisi yli 12 tuntia ja sen savupatsas kohoisi yli 25 kilometriin. Näin massiivessa purkauksessa ovat syntyneet jättiläiskalderat, kuten Yellowstonen kaldera.

 Historiallisen ajan tuhoisimpia tulivuorenpurkauksia 

 79 jaa. Vesuvius, Italia: 3 000 – 16 000 kuollutta
 1586 Kelut, Indonesia: noin 10 000 kuollutta
 1783 Lakagigar, Islanti: noin 10 000 kuollutta
 1792 Unzen, Japani: noin 15 000 kuollutta
 1815 Tambora, Indonesia: 71 000 – 120 000 kuollutta
 1883 Krakatau, Indonesia: n. 35 000 kuollutta
 1902 Mont Pelée, Martinique: 28 000 – 30 000 kuollutta
 1902 Santa Maria, Guatemala: n. 5 000 kuollutta
 1984 Nevado del Ruiz, Kolumbia: 20 000 – 25 000 kuollutta

 Uskonnoissa ja taiteessa 

Skientologiakirkko on vuodesta 1967 käyttänyt purkautuvan tulivuoren kuvaa monien kirjojensa kansissa.Corydon, Bent & Hubbard, L. Ron, Jr.: L. Ron Hubbard: Messiah or Madman. Plaintext version 1.0, 18.8.1998. Viitattu 13.5.2021. Scientologists used to "odd, strange" image. The Irish Times, 20.8.1996. Viitattu 13.5.2021.  Symboli sai 1980-luvulla näkyvän roolin kirkon mainonnassa. Tulivuorenpurkaus ei suoraan liity kirjojen sisältöön, eikä niissä selitetä sen merkitystä. Taustalla on skientologian pyhistä kirjoituksista löytyvä tarina Xenusta, joka surmasi suuren joukon ihmisiä tulivuorien ja ydinaseiden avulla.Creamer, Matthew: When the Church of Scientology Was a Master of Book Marketing. AdAge, 26.9.2012. Viitattu 13.5.2021.  Kirkon perustajan L. Ron Hubbardin mukaan ihmisillä on edellisten elämien kautta näistä tapahtumista alitajuisia muistoja, jotka tulivuorenpurkausta esittävä kuva aktivoi.

Tulivuorenpurkaus on dinosaurus- ja luolamieselokuvissa toistuva juonikuvio.Detwiler, Gregory & Monroe, John B.: ”The Land That Time Ignored” (sivu 35). Teoksessa Blood Brothers, Chaosium Inc. 1990. 

 Lähteet 

Winberg, Lars: ”Tulivuorten purkausten vaikutus ilmastoon”. Teoksessa: 

 Viitteet 

 Aiheesta muualla 

Luokka:55 Geologia
*