Kunsten og historien formet af vulkanske vintre

Denne historie er en del af vores vinterbogklubsamtale om N.K. Jemisins bog 'Den femte sæson.' Vil du deltage? Skriv dig op til vores nyhedsbrev eller sende et stemmememo til voices@sciencefriday.com .

De umiddelbare virkninger af et massivt vulkanudbrud kan ofte være varme og voldsomme, med brændende lava, der strømmer fra calderaen og vulkansk sten, der lanceres i luften. Men efter at aktiviteten aftager, kan virkningerne af udbruddet genlyde gennem luften i måneder til år - aske, sod, svovlholdige gasser, fosfater og andre kemikalier forårsager ændringer i atmosfærisk kemi.

'Du tænker på, at aerosoler bliver sendt op i stratosfæren, de vil bevæge sig,' siger Jennifer Marlon , en forsker ved Yale's School of Forestry and Environmental Studies. 'De kommer i det væsentlige til at hvirvle rundt på planeten og påvirke fjerne kontinenter i nogle tilfælde.'

Aerosoler blokerer for stråling fra solen, hvilket skaber en kølende effekt kendt somvulkansk vinter. Denne klimaforandrende periode kan bølge gennem historien, både på kort og lang sigt, siger Jessica Whiteside , en geokemiker og palæoklimatolog ved University of Southampton. En vulkan går i udbrud tusindvis af kilometer væk, og en flod i Afrika holder op med at oversvømme for eksempel. I Indonesien spyr vulkansk aske i luften og kaster en trist, mørk storm hen over sommeren – og skaber den perfekte baggrund for en science fiction-roman. De efterfølgende år efter et udbrud kan vække 'en kreativ side, fordi den røde himmel fra aerosoler i atmosfæren fører til værker af [J. M. W.] Turner og Edvard Munch,” siger Whiteside. 'Men de langsigtede konsekvenser er forbundet med epidemier.'

Oplev, hvordan vulkanske vintre har farvet berømte kunstværker, formet samfund og påvirket kulturen.

305 – 30 f.Kr.: Vulkanerne, der udløste optøjer på den anden side af verden

For de gamle egyptere var vand liv. Og hvis Nilen af ​​en eller anden grund ikke oversvømmede, ville der bryde problemer. Ingen oversvømmelse betød ingen høst, og ingen høst betød social og økonomisk volatilitet, såsom oprør mod den herskende klasse og familier, der lossede deres jord, fordi de ikke kunne producere nok afgrødeudbytte til at betale skat. Men nogle gange kom kilden til disse Nil-problemer fra halvvejs på tværs af planeten..

Ved at sammenligne sulfat- og askeaflejringer låst inde fra iskerner fra Grønland og Antarktis til minutiøse historiske optegnelser fra det ptolemæiske Egypten (305-30 f.v.t.) har et hold af historikere og videnskabsmænd forbundet visse års tørke og undertrykkelse af Nilen til en række vulkanudbrud fra op til tusindvis af kilometer væk - og de hævder, at udbruddene sandsynligvis udløste optøjer og social uro.

At integrere naturlige og menneskelige optegnelser ville ikke have fungeret hvor som helst. Ptolemæiske Egypten var den første periode i egyptisk historie, hvor veldokumenterede optegnelser stadig overlever. Forskere studerede to sæt optegnelser. Først så de på registreringer af Nilens oversvømmelseshøjder, fra nilometer læsninger og skrevne, anekdotiske beviser som breve og endda graffiti. Derefter undersøgte de officielle dokumenter, der indeholdt spor af social uro, såsom manglende skattekvitteringer eller udstedelse af præstelige dekreter, der havde til formål at opretholde orden. Tilsammen samler optegnelserne en tidslinje over Nilen-tørke og dens sociale konsekvenser.

I mellemtiden bærer iskernerne spor af snesevis af vulkanudbrud i den ptolemæiske periode fra så langt væk som Alaska og Indonesien. Efterhånden som aerosoler fra udbruddene rejste rundt i verden, og den vulkanske vinter satte sig ind, faldt temperaturerne ved overfladen, og fordampningen fra havene og store vandmasser blev også reduceret. Det førte til mindre nedbør i Afrika, hvilket førte til Nilens strømningssvigt .

Ved at bruge iskernerne og de skriftlige optegnelser synkroniserede forskere nogle perioder med social uro i det ptolemæiske Egypten til år med tørke og år med tørke til fjerne udbrud.

'Derfor er det så vigtigt for denne undersøgelse at have en lang, kontinuerlig historisk rekord kombineret med en lang, kontinuerlig iskernerekord,' siger Marlon. 'Hver gang du ønsker at studere årsagen til en ekstrem begivenhed, er det et vanskeligt spørgsmål, fordi du skal se på dusinvis af dem ... de er per definition sjældne begivenheder.'

Alligevel advarer forskerne mod at se resultaterne af undersøgelsen som 'miljømæssig determinisme.' Disse udbrud og efterfølgende begivenheder fandt sted på baggrund af andre stressfaktorer i det ptolemæiske Egypten – etniske spændinger var høje mellem egypterne og græske eliter, og tung statsbeskatning og omkostningerne ved militære mobiliseringer belastede de gamle egyptere økonomisk. Krudttønden blev sat, og udbruddene var gnisten.

Eldgjá Lavaflod, 939 e.Kr.: Udbruddet knyttet til kristendommen

Islands berømte middelalderdigt, Vǫluspá , skildrer en apokalyptisk scene: 'Solen begynder at blive sort;' '...giftdråber [flyder] ind gennem taghullerne;' '...flammen flyver højt mod selve himlen.' Alt dette sætter scenen for 'de hedenske guders brændende endestation' og 'en ny (og enestående) guds komme.' Nu har forskere knyttet begivenhederne i digtet til et stort vulkanudbrud - og de hævder, at det spillede en rolle i Islands omvendelse fra hedenskab til kristendom.

Forskere mener, at digtet henviser til Eldgjá-udbruddet, som de siger er det største vulkanudbrud i den almindelige æra på Island. Den slyngede omkring 19,6 kubikkilometer lava ud over jorden og spyede svovldioxid i luften. Men i århundreder var forskere ikke i stand til at fastlægge datoen for udbruddet, hvilket gjorde det svært at drage konklusioner om dets sociale og kulturelle konsekvenser.

For at fastlægge datoen undersøgte forskere iskerner og træringdata. De udgravede en iskerne fra Grønland, der bar spor fra både Eldgjá-udbruddet og en anden vulkansk begivenhed, hvis dato allerede var kendt. Med dette tidsstempel fastslog forskere, at Eldgjá-udbruddet begyndte i foråret 939 e.Kr. Desuden afslørede træring-baserede rekonstruktioner en kølende effekt, der minder om vulkansk vinter om sommeren efter udbruddet.

Det nyligt daterede udbrud, der fandt sted lidt mere end 20 år før det episke digt Vǫluspá blev komponeret i 961 , kaste nyt lys over nogle af disse detaljer. Disse 'giftdråber' var sandsynligvis sur regn, som er forbundet med vulkanske faner, og henvisninger til de springende flammer og ild tolkes som førstepersonsberetninger om virkningerne af Eldgjá-udbruddet. Hvad angår beskrivelser af solen udslettet af mørket, sagde Sigurður Nordal, en islandsk middelaldermand Sigurður Nordal, som redigerede digtet, skrev i 1923: ”Jeg tror ikke, jeg nogensinde har forstået denne beskrivelse, før jeg så vulkansk aske falde ned på en klar himmel fra udbruddet af Katla i 1918. Solen skinnede dengang, men det var mørkt, ligesom al dens skinne var. Uanset hvor imponerende en total solformørkelse er (som populær overbevisning og folkeeventyr vidner om), var dette endnu meget mere grumt og forfærdeligt.'

Forskerne argumentere at at trække på de rystende begivenheder i Eldgjá-udbruddet – og fremkomsten af ​​en ny gud – var et bevidst skub i retning af Islands omvendelse til kristendommen i anden halvdel af det 10. århundrede, de følgende to generationer efter Eldgjá-udbruddet. (Island's formelle omvendelse til kristendommen dateres til 999-1000 e.Kr., som falder inden for to generationer af Eldgjá-udbruddet.) 'Ved at henlede opmærksomheden på oplevelser og minder om Eldgjá-udbruddet som tegn på, at de gamle hedenske måder var dødsdømt,' skriver forskerne. , ' Vǫluspá tyder på, at udbruddet fungerede som en katalysator for den dybtgående kulturelle forandring, som omvendelse til kristendommen medførte.'

Laki, 1783 til 1784: Et brud, der opkrævede en revolution

I 1783 til 1784 kastede et tykt slør af vulkansk aske en skygge over store dele af den nordlige halvkugle. Syd for Island brød sprækken Laki ud i otte måneder og spyede millioner af tons gasser ud i atmosfæren og dannede, hvad de lokale på Island kaldte 'Haze Hungersnøden'. De skadelige kemikalier blev optaget af græs og vegetation, lammende afgrøder og forgiftede græssende husdyr, hvoraf 60 procent døde. På Island, over 10.000 mennesker blev dræbt fra hungersnød og sygdom.

Den dødelige dis blev set så langt væk som til Kina og Nordamerika. I to til tre år efter Lakis udbrud forblev temperaturen på den nordlige halvkugle 1,3ºC under normalen, mens svovl i atmosfæren udfældede som sur regn og tåge. Franske plader og aviser bemærkede, at tågen skabte en let nuance, farven som 'et tørt blad', og at solen brændte rødt, som om man så på den gennem 'et røget glas'. Den 'tørre tåge' sneg sig ind i Europa og kastede Frankrig ud i en bitter vinter som USA's daværende ambassadør i Frankrig Benjamin Franklin observeret fra Paris i sommeren 1783:

Mens han fejlagtigt havde forbundet den med en anden islandsk vulkan, Hekla, havde en af ​​Franklins hypoteser været, at tågen stammede fra vulkanske emissioner.

I sommeren 1783 skabte den vulkanske tåge, der lagde sig over Europa, mærkelige vejrmønstre, visne afgrøder og forværrede menneskers helbred, skriver John Grattan og Robin Torrence i bogen At leve under skyggen: Kulturelle virkninger af vulkanudbrud . Frankrig oplevede en stigning i dødeligheden, og flere rapporterede luftforurening inducerede sygdom og død, hvilket forskere har publiceret i Geovidenskabsrapporter hænger sammen med Lakis udbrud. Alle disse følger fra den bitre kulde hobede sig oven på Frankrigs sociale uroligheder, mens landet vaklede på randen af ​​et oprør.

'Disse afgrødesvigt på tværs af den nordlige halvkugle spillede en afgørende rolle i [1789] franske revolution,' siger Whiteside. 'De hungersnød, der var kendt i Frankrig, det var ikke kun dårlig forvaltning af midler, men det var faktisk forårsaget af [vulkaniske] vintre.'

Tambora, 1815: Fra asken, et monster og en sygdom opstår

I 1815 vågnede et monster. Mount Tambora, stratovulkanen i Indonesien, udløste et voldsomt raseri. Den massive vulkanske begivenhed dræbte 92.000 umiddelbart efter udbruddet, men følgerne var endnu større.

'Det største udbrud, vi har set i de sidste 500 år, var Tambora i 1815,' siger Whiteside. Et hundrede kubikkilometer aske blev kastet ud fra bjerget, som ville 'dække New York City i 650 fod aske.'

• 

  Denne akvarel af James Mallord William Turner, ' Rød himmel og halvmåne ,' er et af 65 malerier i en skitsebog Turner havde titlen ' Skyer ,' hvor han studerede skyer, solnedgange og måneskin for at skildre sine indtryk af himlens evige strømning mellem 1816 og 1818. FraJames Mallord William Turners Skitsebog 'Skies'. . Kredit: James Mallord William Turner/ Foto © Tate / CC-BY-NC-ND 3.0 Uporteret

• 

  Kunstforskere fra Tate i England skriver, at de levende, men dog afdæmpede farver på den tidlige aftenhimmel kan afspejle de atmosfæriske forhold efter eksplosionen af ​​Mount Tambora i 1815.Fra James Mallord William Turner's Skitsebog 'Skies'. . Kredit: James Mallord William Turner/ Foto © Tate / CC-BY-NC-ND 3.0 Uporteret

• 

  År efter udbruddet forårsagede det vulkanske støv variationer i vejret, fra mørke tordenvejr til dramatiske solnedgange. FraJames Mallord William Turners Skitsebog 'Skies'. . Kredit: James Mallord William Turner/ Foto © Tate / CC-BY-NC-ND 3.0 Uporteret

• 

  Ud over disse akvareller siges mange af Turners andre malerier af himmel at være blevet påvirket af det spredte skær fra vulkansk støv, der hænger i luften fra Tambora.FraJames Mallord William Turners Skitsebog 'Skies'. . Kredit: James Mallord William Turner/ Foto © Tate / CC-BY-NC-ND 3.0 Uporteret

Den enorme mængde af aerosoler og aske, der blev kastet ud i luften, reducerede halvkuglegennemsnitstemperaturerne med 0,7°C, og gjorde 1816 til 'Året uden sommer.' Efterhånden som temperaturerne faldt, fulgte hungersnød og epidemier.'Det menes, at siden der er en sådan ændring i klimaet, at det faktisk tillader nogle sygdomme at sprede sig længere, end de normalt ville, fordi klimakapperne er flyttet,' siger hun. 'Efterfølgende blev millioner af mennesker dræbt på grund af spredningen af ​​tyfus.'

I løbet af den kolde, våde sommer 1816 blev Mary Wollstonecraft Shelley og hendes litterære kreds sekvestreret indendørs i Genève.

'En næsten evig regn begrænser os primært til huset,' Shelley skrev i et brev i juni 1816, mens hun opholdt sig ved Genevesøen. 'En nat vi nød [fremhævelse i tekst] en finere storm, end jeg nogensinde havde set. Søen blev oplyst - fyrretræerne på Jura [en nærliggende bjergkæde] blev synlige, og hele sceneriet oplyste et øjeblik, da et kulsort mørke lykkedes, og tordenen kom i forfærdelige brag over vores hoveder midt i mørket.'

Fra den aske kuldegysning af en monstrøs vulkansk vinter, monsteret af Frankenstein; eller Den moderne Prometheus blev født, forklarer Whiteside. Tordenvejr og vinter spillede en tematisk rolle - beskrivelser i lighed med hendes breve fra sommeren 1816 sneg sig ind i Shelleys roman, som Bill Phillips påpeger i journalen Atlantis , såsom i scenen efter Victor Frankenstein skaber monsteret:

“Der var en bogstavelig og metaforisk gnist fra datidens usædvanlige vintre, og også fordi der i øvrigt var en italiensk videnskabsmand ... der viste, at elektricitet kunne få musklerne i en død frø til at rykke,' siger Whiteside. 'Hun satte alt det sammen og kom frem Frankenstein .'

Krakatoa, 1883: Den blodige himmel, der ændrede kunsten

Da Krakatoa brød ud i 1883 i Indonesien, var den norske kunstner Edvard Munch ude at gå tur med sine venner. Da han så solen synke ind i horisonten, forvandledes scenen til en rædsel.

'Pludselig blev himlen blodrød,' skrev Munch i sin dagbog et årti senere, i 1892. 'Der var blod og ildtunger over den blåsorte fjord og byen - mine venner gik videre, og jeg stod alene, rystende med angst. Jeg følte et stort, uendeligt skrig, der trængte gennem naturen.'

Et år efter at have fortalt i sin dagbog malede han sin mest ikoniske version af 'Skriget'.

'Efter Krakatoa var det endnu et af disse tilfælde, hvor der var usædvanlige og langvarige solnedgange,' forklarer Whiteside.

De orange og røde 'ildtunger', der stryger hen over 'Skriget', menes at være et resultat af støv og gasser, der blev kastet ud i atmosfæren fra toppen af ​​Krakatoas eksplosion, ifølge forskere Donald Olson, Russell Doescher, og Marilynn Olson, der skrev om deres analyse af Munchs journaler og maleri i Himmel og teleskop . Forskerne gennemgik meteorologiske rapporter og avisartikler om skumringslys i november 1883 og februar 1884 i Norge og udpegede det sted, hvor Munch angiveligt havde været i Oslo.

'Munchs egne ord giver sammen med vores topografiske resultater stærke beviser for, at disse blodrøde efterglød er forbindelsen mellem en af ​​verdens mest berømte vulkaner og et af verdens mest berømte malerier,' skrev forskerne.

En separat undersøgelse offentliggjort i Atmosfærisk kemi og fysik i 2007 evaluerede farveændringerne på en række berømte solnedgangsmalerier skabt mellem 1500 og 1900 - en tidsperiode indeholdende 11 store vulkanudbrud, inklusive Krakatoa - for at estimere historiske vulkanske støvniveauer. Ud over deres officielle prøve lavede de en analyse af 'Skriget' og fandt optiske farvebeviser, der tyder på, at Munch var vidne til scenen efter Krakatoa-udbruddet.

'Jeg synes bare, det er smukt,' siger Whiteside. 'Det faktum, at klimaet har den ubevidste indflydelse på billedkunst og faktisk også driver øjeblikke i litterært arbejde.'

Yderligere læsning

• Læs fuld undersøgelse om, hvordan forskere og historikere sammensatte en tidslinje for vulkansk vinter, tørke og oprør i det gamle Egypten.
• Læs mere om Eldgjá-udbruddets indflydelse på kristendommen på Island.
• Læs op om, hvordan den 'våde ungiale sommer' i 1816 var med til at inspirere Mary Shelleys Frankenstein i en artikel af Bill Phillips i Atlantis.
• Tjek ud Donald Olson, Russell Doescher og Marilynn Olsons fulde artikel om historien bag Edvard Munchs 'The Scream' og Krakatoa i Himmel og teleskop.
• Lære om to undersøgelser der evaluerede farveændringen på solnedgangsmalerier for at bestemme niveauet af vulkanske aerosoler, begge offentliggjort i Atmosfærisk kemi og fysik.
• Læs mere om hvordan vulkaner har påvirket samfundet gennem historien i bogen At leve under skyggen: Kulturelle virkninger af vulkanudbrud af John Grattan og Robin Torrence.