stringtranslate.com

Вулканическая опасность

Схематическая диаграмма показывает некоторые из многочисленных способов, которыми вулканы могут создавать проблемы для тех, кто находится поблизости.

Вулканическая опасность — это вероятность того, что извержение вулкана или связанное с ним геофизическое событие произойдет в определенной географической области и в течение определенного временного окна. Риск , который может быть связан с вулканической опасностью, зависит от близости и уязвимости актива или населения вблизи места, где может произойти вулканическое событие.

Потоки лавы

Различные формы изливающейся лавы могут представлять различные опасности . Лава Пахоэхоэ гладкая и тягучая, в то время как лава Аа — глыбовая и твердая. Потоки лавы обычно следуют рельефу, опускаясь в впадины и долины и стекая вниз по вулкану. Потоки лавы засыпают дороги, сельскохозяйственные угодья и другие формы личной собственности. [1] Эта лава может уничтожить дома, автомобили и жизни, стоящие на пути. [2] Потоки лавы опасны, однако они медленно движутся, и это дает людям время отреагировать и эвакуироваться из близлежащих районов. Люди могут смягчить эту опасность, не перемещаясь в долины или впадины вокруг вулкана. [3]

Пирокластические материалы (тефра) и потоки

Тефра — это обобщенное слово для обозначения различных обломков, выбрасываемых вулканом во время извержения, независимо от их размера. [4] Пирокластические материалы обычно классифицируются по размеру: пыль размером <1/8 мм, пепел — 1/8–2 мм, шлак — 2–64 мм, а бомбы и блоки — >64 мм. [5] С различными видами пирокластических материалов связаны различные опасности. Пыль и пепел могут покрывать автомобили и дома, делая машину неспособной ехать из-за накопления пыли в двигателе. Они также могут оседать на домах и увеличивать вес крыш, вызывая обрушение дома. Кроме того, вдыхаемый пепел и пыль могут вызывать долгосрочные проблемы с дыханием у людей, вдыхавших эти частицы. [6] Пепел — это горящие куски выброшенного вулканического материала, которые могут поджечь дома и лесные массивы. Бомбы и блоки могут поразить различные предметы и людей в пределах досягаемости вулкана. Снаряды могут быть выброшены на тысячи футов в воздух и обнаружены в нескольких милях от первоначальной точки извержения. [7]

Пирокластический поток — это быстро движущаяся (до 700 км/ч) чрезвычайно горячая (~1000 °C) масса воздуха и тефры, которая устремляется вниз по склонам вулкана во время взрывного извержения .

Опасности авиаперелетов

Пепел, выбрасываемый в воздух извержениями, может представлять опасность для самолетов, особенно реактивных самолетов , где частицы могут расплавиться под воздействием высокой рабочей температуры; расплавленные частицы затем прилипают к лопаткам турбины и изменяют их форму, нарушая работу турбины. Опасные столкновения в 1982 году после извержения Галунгунга в Индонезии и в 1989 году после извержения горы Редаут на Аляске повысили осведомленность об этом явлении. Международная организация гражданской авиации создала девять консультативных центров по вулканическому пеплу для мониторинга облаков пепла и предоставления соответствующих рекомендаций пилотам. Извержения Эйяфьятлайокудля в 2010 году вызвали серьезные сбои в авиаперевозках в Европе. [8] [9] [10]

Сели, наводнения, сели и лавины

Когда пирокластические материалы смешиваются с водой из близлежащего ручья или реки , они могут превратить водоток в быстро движущиеся грязевые потоки . Они называются лахарами ; [11] когда лахар содержит большой материал, такой как глыбы камней и деревья, это вулканический поток мусора . [12] Лахары могут образовываться непосредственно из потока пирокластического материала, впадающего в реку, или могут образоваться после основного извержения. Последние называются вторичными лахарами и образуются, когда дождь смачивает пепел и мусор, уже находящиеся на ландшафте, и слипаются, катясь по рельефу. По оценкам, для превращения пепла в лахар может потребоваться всего 30% воды [ необходимо разъяснение ] . [13] Чем толще и/или быстрее движется лахар, тем больше вероятность того, что он может разрушить все на своем пути, что делает его более опасным, чем более медленный и/или более разбавленный лахар. Лахары и сели могут повредить здания, диких животных и автомобили, и может оказаться трудно выбраться, если вы попали в них. Лахары могут покрывать объекты, смывать объекты и сбивать объекты своей силой. Лахары, селевые потоки и грязевые потоки, которые попадают в реку или ручей, могут переполнить водный путь, заставляя воду вытекать наружу и вызывать наводнение. Вулканические вещества также могут загрязнять воду, делая ее небезопасной для питья. [ требуется ссылка ]

Обломки, выбрасываемые вулканом, добавляются к склонам склона с каждым извержением, делая склоны круче каждый раз. В конце концов склон становится настолько крутым, что он обрушивается, и следует лавина. [14] Эти лавины переносят материал и мусор на очень большие расстояния за очень короткие промежутки времени. Это делает систему оповещения практически невозможной, поскольку обрушение склона может произойти в любое время. Лавина уничтожит все на своем пути, включая личное имущество, дома, здания, транспортные средства и, возможно, даже диких животных. Если воздействие материалов в лавине не уничтожит человека или предмет при первом контакте, ущерб может быть вызван тяжестью длительного воздействия материала на предметы. [15]

Вулканические газы

Крупные взрывные вулканические извержения выбрасывают водяной пар (H 2 O), углекислый газ (CO 2 ), диоксид серы (SO 2 ), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF) и пепел (измельченную породу и пемзу ) в стратосферу на высоту 16–32 км (9,9–19,9 миль) над поверхностью Земли. Наиболее значительные воздействия от этих инъекций происходят из-за преобразования диоксида серы в серную кислоту (H 2 SO 4 ), которая быстро конденсируется в стратосфере, образуя мелкие сульфатные аэрозоли . Выбросов SO 2 одних только двух различных извержений достаточно, чтобы сравнить их потенциальное климатическое воздействие. [16] Аэрозоли увеличивают альбедо Земли — ее отражение излучения Солнца обратно в космос — и, таким образом, охлаждают нижнюю атмосферу Земли или тропосферу; однако они также поглощают тепло, излучаемое Землей, тем самым нагревая стратосферу . Несколько извержений за последнее столетие вызвали снижение средней температуры на поверхности Земли до половины градуса (по шкале Фаренгейта) на период от одного до трех лет; диоксид серы от извержения Уайнапутины , вероятно, стал причиной русского голода 1601–1603 годов . [17]

Кислотный дождь

Столб пепла, поднимающийся над Эйяфьятлайокудлем 17 апреля 2010 г.

Аэрозоли сульфатов способствуют сложным химическим реакциям на их поверхности, которые изменяют химические виды хлора и азота в стратосфере. Этот эффект, вместе с повышенным уровнем хлора в стратосфере из-за загрязнения хлорфторуглеродом , генерирует оксид хлора (ClO), который разрушает озон (O 3 ). По мере того, как аэрозоли растут и коагулируют, они оседают в верхней тропосфере, где они служат ядрами для перистых облаков и далее изменяют радиационный баланс Земли . Большая часть хлористого водорода (HCl) и фтористого водорода (HF) растворяется в капельках воды в облаке извержения и быстро падает на землю в виде кислотного дождя . Выброшенный пепел также быстро падает из стратосферы; большая его часть удаляется в течение нескольких дней или нескольких недель. Наконец, взрывные извержения вулканов высвобождают парниковый газ диоксид углерода и, таким образом, обеспечивают глубокий источник углерода для биогеохимических циклов. [18]

Выбросы газа из вулканов являются естественным фактором кислотных дождей. Вулканическая активность высвобождает около 130–230 тераграммов (145–255 миллионов коротких тонн ) углекислого газа каждый год. [19] Извержения вулканов могут выбрасывать аэрозоли в атмосферу Земли . Крупные выбросы могут вызывать визуальные эффекты, такие как необычно красочные закаты, и влиять на глобальный климат , в основном охлаждая его. Извержения вулканов также обеспечивают преимущество добавления питательных веществ в почву через процесс выветривания вулканических пород. Эти плодородные почвы способствуют росту растений и различных сельскохозяйственных культур. Извержения вулканов также могут создавать новые острова, поскольку магма охлаждается и затвердевает при контакте с водой. [ необходима цитата ]

Землетрясения, связанные с вулканизмом

Землетрясения могут происходить из-за вулканической активности. Эти землетрясения могут вызывать топографическую деформацию и/или разрушение зданий, домов, автомобилей и т. д. Могут происходить два различных типа этих землетрясений: вулканотектонические землетрясения и долгопериодные землетрясения. «Землетрясения, вызванные изменениями напряжения в твердой породе из-за инъекции или оттока магмы (расплавленной породы), называются вулканотектоническими землетрясениями». [20] Они опасны из-за возможности образования трещин в земле или обрушения склонов, что приводит к разрушению всего на своем пути. [20] Долгопериодные землетрясения, которые происходят, когда магма внезапно вытесняется в окружающие породы, обычно рассматриваются как предшественники фактического извержения. [20]

Примеры

Сравнение крупных суперизвержений в США ( VEI 7 и 8 ) с крупными историческими вулканическими извержениями в 19 и 20 веках. Слева направо: Йеллоустоун 2,1 млн лет назад, Йеллоустоун 1,3 млн лет назад, Лонг-Валли 6,26 млн лет назад, Йеллоустоун 0,64 млн лет назад. Извержения 19 века: Тамбора 1815 года, Кракатау 1883 года. Извержения 20 века: Новарупта 1912 года, Сент-Хеленс 1980 года, Пинатубо 1991 года.

Доисторический

Считается, что вулканическая зима произошла около 70 000 лет назад после суперизвержения озера Тоба на острове Суматра в Индонезии. [21] Согласно теории катастрофы Тоба , которой придерживаются некоторые антропологи и археологи, она имела глобальные последствия, [22] убив большинство людей, живших на тот момент, и создав дефицит населения , который повлиял на генетическую наследственность всех людей сегодня. [23]

Было высказано предположение, что вулканическая активность вызвала или способствовала массовым вымираниям в конце ордовика , пермо-триасе , позднем девоне и, возможно, другим. Массовое извержение, которое сформировало Сибирские траппы , одно из крупнейших известных вулканических событий за последние 500 миллионов лет геологической истории Земли , продолжалось в течение миллиона лет и считается вероятной причиной « Великого вымирания » около 250 миллионов лет назад, [24] которое, по оценкам, убило 90% видов, существовавших в то время. [25]

Исторический

Извержение вулкана Тамбора в 1815 году вызвало глобальные климатические аномалии, которые стали известны как « Год без лета » из-за влияния на погоду в Северной Америке и Европе. [26] Сельскохозяйственные культуры не урожаи, а скот погиб во многих частях Северного полушария, что привело к одному из самых страшных голодовок 19 века. [27]

Морозная зима 1740–1741 годов, приведшая к массовому голоду в Северной Европе, также могла быть вызвана извержением вулкана. [28]

Мониторинг и смягчение последствий

Предупреждающий знак о вулканической опасности в окрестностях вулкана Вильяррика в Чили .

По словам Джона Эверта и Эда Миллера в публикации 1995 года, «большинство потенциально активных вулканов мира не контролируются». Из исторически активных вулканов мира менее четверти контролируются. Только двадцать четыре вулкана во всем мире тщательно контролируются на предмет активности. Они также утверждают, что «семьдесят пять процентов крупнейших взрывных извержений с 1800 года произошли на вулканах, у которых не было предыдущих исторических извержений». [29]

Наблюдая за сейсмической и геологической активностью, USGS может заранее предупредить людей о надвигающейся опасности. Эти вулканологи измеряют размер извержения двумя способами: магнитуда извержения (по объему или массе извергнутой магмы) и интенсивность извержения (по скорости извергнутой магмы). [30] Различные формы спутников и изображений, такие как спутниковые изображения InSAR, отслеживают активность, которая не видна невооруженным глазом. [31]

Дроны в сочетании с легкими газовыми датчиками становятся все более популярными в вулканическом мониторинге, поскольку использование дронов позволяет исследователю увеличить расстояние до вулканического жерла и, следовательно, снизить риск, связанный с отбором проб газа непосредственно в кратере. Миниатюризация указанных систем дает возможность увеличить частоту измерений за счет снижения веса и стоимости и, следовательно, улучшить мониторинг. Обычно измеряемыми газами являются CO2 и SO2 , которые позволяют обнаруживать предстоящие изменения в вулканической активности, как это уже было показано, например, на Этне , Италия. [32]

Однако ситуация несколько изменилась с Международным десятилетием по уменьшению опасности стихийных бедствий [33] и Иокогамской стратегией с 1994 года. [34] Отчет Глобальной оценки риска (GAR) представляет собой двухгодичный обзор и анализ природных опасностей, публикуемый Управлением ООН по снижению риска бедствий (UNISDR). Отчет реализует Хиогскую рамочную программу действий ООН. [35]

Заде и др. (2014) дают обзор рисков и социальных последствий экстремальных природных опасностей и оценку глобального риска вулканов, а также призывают основать всемирную вулканологическую организацию, сопоставимую с ВМО. [36] Недавно ЕС начал крупные исследовательские программы, связанные с оценкой рисков, сравните:

Британская геологическая служба осуществляет различные текущие программы по вулканологии. [40]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Куски, 24
  2. ^ Рози, 63
  3. ^ Эрнст и др., 6693
  4. ^ USGS, Вулканические опасности: Тефра, включая вулканический пепел
  5. ^ Декер, 122
  6. ^ Вулканические опасности, Департамент геологии и горнодобывающей промышленности штата Орегон
  7. ^ Куски, 27
  8. ^ "Отмены из-за вулканического пепла в воздухе". Norwegian Air Shuttle . 15 апреля 2010 г. Архивировано из оригинала 18 апреля 2010 г. Получено 15 апреля 2010 г.
  9. ^ "Исландский вулкан извергает пепел, что душит авиаперелеты по Европе". San Francisco Chronicle . 15 апреля 2010 г. Архивировано из оригинала 21 августа 2010 г. Получено 15 апреля 2010 г.
  10. ^ "Прямой эфир: Вулканическое облако над Европой". BBC News . 15 апреля 2010 г. Архивировано из оригинала 7 мая 2010 г. Получено 17 апреля 2010 г.
  11. ^ Олсен и др. 48
  12. ^ Декер, 144
  13. ^ Куски 30
  14. ^ Жизнь с вулканами (USGS) 18
  15. ^ Локвуд, 42
  16. ^ Майлз, МГ; Грейнджер, РГ; Хайвуд, Э.Дж. (2004). «Значение силы и частоты вулканических извержений для климата» (PDF) . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 130 (602): 2361–2376. Bibcode : 2004QJRMS.130.2361M. doi : 10.1256/qj.03.60. S2CID  53005926.
  17. ↑ Калифорнийский университет – Дэвис (25 апреля 2008 г.). «Извержение вулкана 1600 г. вызвало глобальные потрясения». ScienceDaily .
  18. ^ Макги, Кеннет А.; Дукас, Майкл П.; Кесслер, Ричард; Герлах, Терренс М. (май 1997 г.). «Воздействие вулканических газов на климат, окружающую среду и людей». Геологическая служба США . Получено 9 августа 2014 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  19. ^ "Вулканические газы и их воздействие". Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 1 августа 2013 года . Получено 16 июня 2007 года .
  20. ^ abc Вулканические землетрясения
  21. ^ "Извержение супервулкана на Суматре привело к вырубке лесов в Индии 73 000 лет назад". ScienceDaily . 24 ноября 2009 г.
  22. ^ "Новая партия – 150 000 лет назад". BBC. Архивировано из оригинала 26 марта 2006 года.
  23. ^ «Когда человечество оказалось на грани вымирания». BBC. 9 июня 2003 г. Получено 5 января 2007 г.
  24. ↑ О'Хэнлон, Ларри (14 марта 2005 г.). "Суперсестра Йеллоустоуна". Discovery Channel . Архивировано из оригинала 14 марта 2005 г.
  25. ^ Бентон, Майкл Дж. (2005). Когда жизнь почти умерла: Величайшее массовое вымирание всех времен . Темза и Гудзон. ISBN 978-0-500-28573-2.
  26. ^ Вулканы в истории человечества: далеко идущие последствия крупных извержений . Йелле Зейлинга де Бур, Дональд Теодор Сандерс (2002). Princeton University Press . стр. 155. ISBN 0-691-05081-3 
  27. ^ Оппенгеймер, Клайв (2003). «Климатические, экологические и человеческие последствия крупнейшего известного исторического извержения: вулкан Тамбора (Индонезия) 1815». Progress in Physical Geography . 27 (2): 230–259. Bibcode : 2003PrPG...27..230O. doi : 10.1191/0309133303pp379ra. S2CID  131663534.
  28. ↑ Ó Gráda, Cormac (6 февраля 2009 г.). «Голод: краткая история». Princeton University Press. Архивировано из оригинала 12 января 2016 г.
  29. ^ "Программа помощи при извержении вулкана USGS/OFDA". Геологическая служба США . 21 марта 2001 г. Получено 25 февраля 2010 г.
  30. ^ "Вулканические опасности Йеллоустонского национального парка". Архивировано из оригинала 2014-03-27 . Получено 2011-04-18 .
  31. ^ Чжун и др. 55
  32. ^ Карбах, Никлас (2022). «Наблюдение за вулканами с помощью дронов: исследования химии вулканического шлейфа с помощью сверхлегких сенсорных систем». Scientific Reports . 12 (17890): 17890. Bibcode :2022NatSR..1217890K. doi : 10.1038/s41598-022-21935-5 . PMC 9596470 . PMID  36284218. 
  33. ^ 1994/31. Международное десятилетие по уменьшению опасности стихийных бедствий
  34. ^ Сравните вклад Международной ассоциации вулканологии и химии недр Земли в Международное десятилетие
  35. ^ Отчет Глобальной оценки риска (GAR) [узурпирован]
  36. ^ «Экстремальные природные опасности, риски стихийных бедствий и социальные последствия, Заде и др. Издательство Кембриджского университета, 17.04.2014».
  37. ^ Домашняя страница NOVAC
  38. ^ Сеть наблюдения за вулканическими и атмосферными изменениями (NOVAC) — глобальная сеть мониторинга вулканических газов: схема сети и описание приборов
  39. ^ Программы ЕС по вулканологии
  40. ^ "Краткое изложение последних вулканологических проектов Сью Лафлин, Британская геологическая служба" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-03 . Получено 2015-01-07 .

Библиография

Внешние ссылки