התפרצויות געשיות בעוצמה 5 ומעלה באינדקס נפיצות געשית (VEI) בקווי הרוחב הנמוכים (30°N - 30°S) תגרומנה בדרך כלל לחורף פעיל יותר באזור מזרח הים התיכון וכתוצאה מכך לכיסוי עננות רב יותר וקרינה סולארית מופחתת במהלך כשנה שלאחר ההתפרצות. ההתפרצות של הר געש פינטובו (בתמונה) בשנת 1991 גרמה למשל לחורף קשה באופן יוצא דופן בישראל, מה שהשפיע באופן ברור גם על כמות קרינת השמש הנמדדת בחודשים שלאחר מכן. אי לכך, יש לתופעת התפרצויות של הרי געש השפעה על תפוקה של מערכות פוטו-וולטאיות בישראל, ויש לבחון היבט זה, לאור העובדה שאנרגיה סולארית הולכת להוות חלק משמעותי מתפוקת החשמל בעשורים הקרובים. במסגרת המחקר PEIC 2.0 של למד אנרג'י נבדקה מידת היכולת של התפרצויות געשיות עוצמתיות בעולם להשפיע על תפוקת מתקנים פוטו-וולטאיים בישראל, והוערך הסיכון הגלום בכך מהפן של היקף חשמל שמוזן לרשת הארצית (אפקט מאקרו) ומהפן של הכנת המודל הפיננסי לצורך הקמת מערכת סולארית (אפקט מיקרו).
בין השנים 1750 - 2014, תועדה התפרצות געשית עוצמתית בממוצע כל 33 שנים ברחבי העולם, והאחרונה הייתה בשנת 1991. ייתכן ותדירות זו משתנה במהלך ההיסטוריה - כך למשל קיימת טענה שתדירות התפרצויות געשיות עוצמתיות בתקופת הקרח הקטנה הייתה אחת ל- 20 שנה, מה שעשוי היה לתרום להתקררות הגלובאלית באותה התקופה. כמו כן, יש לציין שבמהלך מאתיים שנים אחרונות התפרצות אחת (של הר טמבורה) הייתה בעוצמה יוצאת דופן של VEI 7, מה שגרם ל"שנה ללא קיץ" ב- 1816. אין בידינו כלים להעריך תדירות התפרצויות בעוצמה שכזאת, אם כי ברור שמדובר בתדירות נמוכה למדיי (כנראה אחת לכמה מאות שנים), ולכן הסיכון שלהתפרצות כזאת הוזנחה מבחינת מיפוי הסיכונים במחקר זה.
שני אירועי התפרצות עוצמתית ארעו בתקופה יחסית מאוחרת, כך שניתן להסיק את ההשפעה של התפרצות הר געש על-סטרטוספרית על מדדי קרינת השמש בישראל בטווח של שנה שלאחר ההתפרצות. התפרצויות אלה ארעו ב- 1983 (הר הגעש קולו באינדונזיה) ו- 1991 (הר הגעש פינטובו בפיליפינים). התאוריה גורסת שפליטת תחמוצות גפרית אל מעל הטרופופאוזה מתפזרת על פני כל כדור הארץ, והיא גורמת להחזרת קרינת שמש ולכן להתקררות ששיאה בקו המשווה, שם ההשפעה של מיסוך הקרינה היא מקסימלית. עקב כך, קטנים הפרשי הטמפרטורה בין קוו המשווה לקוטב וכתוצאה מכך נחלש הוורטקס הפולארי, שע"י הזרימה הסיבובית כולא את האוויר הקר המצטבר מעל קווי הרוחב הגבוהים בחורף. כשהוורטקס נחלש, הקור "בורח" דרומה בקלות והדבר נוטה לקרות בד"כ באזור האוקיאנוס האטלנטי. כלומר, אפיקי רום פולאריים שירדו עמוק דרומה אבל "נתקעו" במערב אירופה והשאירו את קוי הרוחב של ישראל במצב ניטראלי. כדי שאירוע הר געש ישפיע על החורף בישראל, יש חשיבות לקו הרוחב שבו הר הגעש ממקום, כיוון ששחקן נוסף במשוואה הזאת הוא העמעום שיוצר האפר שנפלט. האפר למעשה נשאר בטרופוספירה, בה הוא לא מתפזר על פני כל הכדור, אלא נשאר סביב קווי הרוחב של אזור ההתפרצות תוך כדי שקיעה איטית וגורם להתחממות בשכבות האטמוספרה העליונות עקב בליעת קרינה, ולהתקררות בשכבות שמתחתיו עקב מיסוך, ובכך משנה את גרדיאנט הטמפ' מאזור המשווה ועד הקוטב. זה גורם לוורטקס שכבר נחלש להיות גם תנודתי יותר, ולתת תנע לאפיקים שיורדים דרומה באזור האטלנטי ומערב אירופה להתקדם מזרחה לעבר ישראל.
איור 1. מיצוע קרינת שמש יומית בתחנה מטאורולוגית במרכז הארץ (וואט-שעה למטר מרובע ביממה) במהלך שנה קלנדרית לאורך התקופה 1965-2014. ארועי התפרצויות געשיות מצויינים כנרות בשנים 1983-4, 1991-2.
על מנת לאפיין את הסיכון הטמון בהתפרצות הרי געש, נלקח בחשבון סיכוי של התפרצות עוצמתית אחת ל-33 שנה, או סיכוי של 0.0303 לשנה קלנדרית אחת אם מניחים אי-תלות מוחלטת בין התפרצות אחת לאחרת. במהלך 25 שנים של פעילות מערכת סולארית (2015 עד 2040) מדובר בסיכוי של 46.3% לאירוע אחד לפחות של התפרצות געשית עוצמתית. לצורך הערכת השפעה של אירוע הר געש נדגם השינוי הממוצע בקרינת השמש בישראל בשנה שלאחר התפרצויות הר טמבורה (1991) והר קולו (1983). נמצא שהשפעת אירוע הר געש עוצמתי על קרינת השמש בישראל וכתוצאה מכך על תפוקת מערכות פוטו-וולטאיות היא בפקטור של 4.4±1.4%- בשנה שלאחר ההתפרצות. למעשה, המסקנה היא שבהקשר להתפרצויות הרי געש עוצמתיות מדובר בפקטור סיכון, שיש להתחשב בו מהפן של יציבות רשת חשמל ארצית עתידית, שבה אנרגיה סולארית תהווה עשרה אחוזים או יותר. זאת, כיוון שמדובר בירידה ניכרת בתפוקה לאורך החודשים שלאחר ההתפרצות, ובאופן ספציפי ירידה אף דרמטית יותר בחודשי החורף של עד כדי 10% בחודש.
היות ומדובר בסיכון בלתי תלוי, הרי יש יתכנות להתפרצות געשית אחת, אך גם שתיים או יותר בעשורים הבאים. בשקלול היתכנות של עד שלושה אירועי התפרצות געשית עוצמתית במהלך 25 השנים הבאות, מדובר בפקטור של 0.13±0.02%- לתפוקה רב-שנתית של מערכת פוטו-וולטאית בישראל. אי לכך, מהפן של הכנת מודל פיננסי למערכת סולארית פוטו-וולטאית - אין מדובר בסיכון משמעותי וניתן להזניחו.
