Wulkany wpływają na klimat Ziemi na dwa sposoby. Wybuch wulkanu wyrzuca do stratosfery (na wysokość kilkunastu-30km) tlenki siarki, które reagując z tlenem i wodą tworzą kropelki aerozolu kwasu siarkowego, które rozpraszają światło Słońca z powrotem w przestrzeń kosmiczną, zmniejszając w ten sposób ilość docierającej do powierzchni ziemi energii i temperaturę przy powierzchni. Wybuch dużego wulkanu, takiego jak Mount Pinatubo na Filipinach, który wybuchł w 1991 roku, obniżył ilość docierającej do powierzchni ziemi energii o imponujące 2 procent. Tak silne działanie jest jednak bardzo krótkotrwałe – po dwóch latach od wybuchu praktycznie całość aerozoli opadła na powierzchnię.
Wulkany są też źródłami emisji dwutlenku węgla. Islandzki wulkan Eyjafjallajökull, który wiosną 2010 roku spowodował zamknięcie lotnisk w dużej części Europy emitował dziennie około 150-300 tysięcy ton dwutlenku węgla, a pracując tak przez miesiąc, wyrzucił do atmosfery kilka milionów ton tego gazu. Jeden z najbardziej aktywnych wulkanów świata, Etna, emituje rocznie 26 mln ton CO2 rocznie. W sumie emisje wulkanów lądowych i oceanicznych stref ryftowych szacuje się na 300 mln ton CO2 rocznie (nasze emisje ze spalania paliw kopalnych i wylesiania są ponad stukrotnie większe).
W długim horyzoncie czasowym i szczególnych momentach geologicznych to właśnie wulkany rządziły klimatem – za pomocą mechanizmu termostatu węglowego. Klimat Ziemi ma wbudowany w siebie wspaniały mechanizm regulujący. Pompowany do atmosfery dwutlenek węgla jest z niej usuwany przez wietrzenie skał, w procesie, w którym powstają węglany. Proces ten przebiega tym intensywniej, im wyższa jest temperatura. Kiedy aktywność wulkanów wzrasta, w atmosferze kumuluje się dwutlenek węgla. Działanie tego gazu cieplarnianego powoduje wzrost temperatury, co z kolei powoduje przyspieszenie wietrzenia skał, które równoważy wyższą emisję wulkanów i poziom dwutlenku węgla oraz temperatura stabilizują się (na wyższym poziomie). Kiedy aktywność wulkaniczna spada (lub z jakiegoś względu wzrośnie ilość wietrzejących skał), spada temperatura, a za nią tempo wietrzenia skał – znowu więc poziom dwutlenku węgla i temperatura stabilizują się (na niższym poziomie). Kiedy działa inny czynnik zaburzający, termostat węglowy również dąży do jego skompensowania. Możemy powiedzieć, że termostat węglowy jest ujemnym sprzężeniem zwrotnym, stabilizującym temperaturę planety.
Kiedy miliardy lat temu Słońce świeciło o 20-30% słabiej niż dziś, na Ziemi również była ciekła woda – co zawdzięczamy ówczesnej wysokiej koncentracji dwutlenku węgla. Czas działania termostatu węglowego jest liczony w milionach lat, mechanizm ten nie jest więc w stanie skompensować działania szybkich czynników wpływających na zmianę temperatury. Kiedy 250 milionów lat temu doszło do trwającej kilkaset tysięcy lat erupcji pól wulkanicznych, w wyniku której powstały tzw. trapy syberyjskie – wielkie pola lawy o grubości do 3700 metrów pokrywające kilka milionów kilometrów kwadratowych, mechanizm termostatu nie miał szans zadziałać. Doszło wtedy do największego w historii ziemi masowego wymierania gatunków, o którym sobie wkrótce opowiemy.
Kiedy zaś w wyniku małej aktywności wulkanicznej i odsłonięcia dużych pokładów intensywnie wietrzejących skał dochodziło do wyciągnięcia z atmosfery zbyt dużej ilości dwutlenku węgla, spadek temperatury był tak znaczny, że Ziemia przechodziła w stan Ziemi-śnieżki, w którym lód skuwał ją aż po równik. Taka sytuacja zdarzyła się w historii naszej planety wielokrotnie, w tym parę razy z rzędu miedzy 750 a 580 mln lat temu. Sytuacja taka była stabilna – Ziemia, pokryta lodem, odbijała większość padającego na Ziemię światła bezpośrednio w kosmos praktycznie eliminując wpływ gazów cieplarnianych. Ze względu na niską temperaturę z atmosfery znikła też para wodna, która jako gaz cieplarniany mogłaby działać rozgrzewająco. To, że Ziemia nie utknęła w tym stanie na zawsze, zawdzięczamy tylko i wyłącznie dwutlenkowi węgla. Wulkany w czasie tego kataklizmu nadal działały, wyrzucając do atmosfery dwutlenek węgla, który nie był usuwany przez wietrzenie przykrytych lodem skał. Po milionach lat koncentracja dwutlenku węgla wzrosła do takiego poziomu, że pomimo olbrzymiego albedo lodu, Ziemia w końcu pozbyła się lodu. Kiedy już lody puściły, dwutlenek węgla nie zniknął nagle z atmosfery. Temperatura podniosła się do tak wysokiego poziomu, że gwałtowne parowanie oceanów wywołało ogromne deszcze. Reakcja bogatej w dwutlenek węgla atmosfery z wodą doprowadziła do powstania kwasu węglowego, który znacznie przyspieszyła erozję krzemianów. Wypłukane skały pokryły dno oceanów, tworząc bogatą warstwę węglanów, co obserwuje się w wielu osadach z tamtego okresu. Jednocześnie osady te graniczą ze skałami polodowcowymi, co wyraźnie sugeruje silny związek obu warstw.
Następny artykuł z tej serii: Czapy polarne
