stringtranslate.com

Вулканический пепел

Вулканический пепел выбрасывается в виде вытянутого веера и рассеивается в атмосфере.
Облако пепла от извержения вулкана Чайтен в Чили в 2008 году , простирающееся через Патагонию от Тихого до Атлантического океана.
Шлейф пепла поднимается над Эйяфьятлайёкюдлем , 17 апреля 2010 г.
Отложения вулканического пепла на припаркованном McDonnell Douglas DC-10-30 во время извержения горы Пинатубо в 1991 году . Хотя падающий пепел ведет себя аналогично снегу , его вес может нанести серьезный ущерб зданиям и транспортным средствам. В этом случае отложения вулканического пепла сместили центр тяжести авиалайнера, в результате чего он уперся в хвост.
Из конуса вулкана поднимается густой шлейф темного пепла.
Шлейф пепла от горы Кливленд , стратовулкана на Алеутских островах.

Вулканический пепел состоит из фрагментов горных пород, минеральных кристаллов и вулканического стекла , образующихся во время извержений вулканов и имеющих диаметр менее 2 мм (0,079 дюйма). [1] Термин «вулканический пепел» также часто широко используется для обозначения всех продуктов взрывных извержений (правильно называемых тефрой ), включая частицы размером более 2 мм. Вулканический пепел образуется во время взрывных извержений вулканов, когда растворенные в магме газы расширяются и резко уходят в атмосферу. Сила газов разрушает магму и выталкивает ее в атмосферу, где она затвердевает, образуя фрагменты вулканической породы и стекла. Пепел также образуется, когда магма вступает в контакт с водой во время фреатомагматических извержений , вызывая взрывное превращение воды в пар, что приводит к разрушению магмы. Попадая в воздух, пепел разносится ветром на тысячи километров.

Из-за широкого распространения пепел может иметь ряд последствий для общества, включая здоровье животных и людей, нарушение работы авиации, нарушение работы критически важной инфраструктуры (например, систем электроснабжения, телекоммуникаций, сетей водоснабжения и водоотведения, транспорта), первичные отрасли промышленности (например, сельское хозяйство), здания и сооружения.

Формирование

Вулканический пепел возрастом 454 миллиона лет между слоями известняка в катакомбах Морской крепости Петра Великого в Эстонии недалеко от Лаагри . Это остаток одного из древнейших сохранившихся крупных извержений . Диаметр черной крышки объектива камеры составляет 58 мм (2,3 дюйма).

Вулканический пепел образуется при эксплозивных извержениях вулканов и фреатомагматических извержениях [2] , а также может образовываться при переносе пирокластическими плотными потоками. [3]

Взрывные извержения происходят, когда магма разуплотняется по мере подъема, позволяя растворенным летучим веществам (преимущественно воде и углекислому газу ) растворяться в газовые пузырьки. [4] По мере зарождения большего количества пузырьков образуется пена, которая уменьшает плотность магмы, ускоряя ее продвижение по каналу. Фрагментация происходит, когда пузырьки занимают ~70–80 об.% извергающейся смеси. [5] Когда происходит фрагментация, бурно расширяющиеся пузыри разрывают магму на фрагменты, которые выбрасываются в атмосферу , где они затвердевают в частицы пепла. Фрагментация — это очень эффективный процесс образования золы, при котором образуется очень мелкая зола даже без добавления воды. [6]

Вулканический пепел также образуется во время фреатомагматических извержений. Во время этих извержений фрагментация происходит, когда магма вступает в контакт с водоемами (такими как море, озера и болота), грунтовыми водами, снегом или льдом. Когда магма, температура которой значительно превышает температуру кипения воды, вступает в контакт с водой, образуется изолирующая паровая пленка ( эффект Лейденфроста ). [7] В конце концов эта паровая пленка разрушится, что приведет к прямому соединению холодной воды и горячей магмы. Это увеличивает теплообмен, что приводит к быстрому расширению воды и фрагментации магмы на мелкие частицы, которые впоследствии выбрасываются из жерл вулкана. Фрагментация вызывает увеличение площади контакта между магмой и водой, создавая механизм обратной связи [7] , что приводит к дальнейшей фрагментации и образованию мелких частиц пепла.

Потоки пирокластической плотности также могут образовывать частицы пепла. Обычно они возникают в результате обрушения купола лавы или обрушения колонны извержения . [8] В потоках пирокластической плотности происходит истирание частиц , когда частицы сильно сталкиваются, что приводит к уменьшению размера зерен и образованию мелкозернистых частиц золы. Кроме того, зола может образовываться при вторичном дроблении фрагментов пемзы вследствие сохранения тепла внутри потока. [9] Эти процессы производят большое количество очень мелкозернистого пепла, который удаляется из потоков пирокластической плотности в шлейфах ко-игнимбрита пепла.

Физические и химические характеристики вулканического пепла в первую очередь определяются стилем извержения вулкана. [10] Вулканы демонстрируют ряд стилей извержений, которые контролируются химическим составом магмы, содержанием кристаллов, температурой и растворенными газами извергающейся магмы и могут быть классифицированы с использованием индекса вулканической взрывоопасности (VEI) . Эффузивные извержения (VEI 1) базальтового состава производят <10 5 м 3 выбросов, тогда как экстремально эксплозивные извержения (VEI 5+) риолитового и дацитового состава могут выбрасывать в атмосферу большие количества (>10 9 м 3 ) выбросов. [11]

Характеристики

Вулканический пепел от извержения горы Сент-Хеленс в 1980 году.

Химическая

Типы минералов, присутствующих в вулканическом пепле, зависят от химического состава магмы, из которой он извергся. Учитывая, что наиболее распространенными элементами, обнаруженными в силикатной магме, являются кремний и кислород , различные типы магмы (и, следовательно, пепла), образующиеся во время извержений вулканов, чаще всего объясняются содержанием в них кремнезема. Низкоэнергетические извержения базальта образуют пепел характерного темного цвета, содержащий ~ 45–55% кремнезема, который обычно богат железом (Fe) и магнием (Mg). Наиболее взрывные извержения риолитов образуют кислый пепел с высоким содержанием кремнезема (>69%), в то время как другие типы пепла промежуточного состава (например, андезит или дацит ) имеют содержание кремнезема от 55 до 69%.

Основными газами , выделяющимися при вулканической деятельности, являются вода , углекислый газ , водород , диоксид серы , сероводород , окись углерода и хлористый водород . [12] Сернистые и галогенные газы и металлы удаляются из атмосферы в результате химических реакций, сухого и влажного осаждения, а также путем адсорбции на поверхности вулканического пепла.

Давно признано, что ряд сульфатных и галогенидных соединений (в первую очередь хлоридов и фторидов ) легко мобилизуется из свежего вулканического пепла. [13] [14] Наиболее вероятно, что эти соли образуются в результате быстрого кислотного растворения частиц пепла в шлейфах извержения , который, как полагают, поставляет катионы , участвующие в отложении сульфатных и галогенидных солей . [15]

Хотя в свежих зольных фильтратах обнаружено около 55 видов ионов , [12] наиболее распространенными обычно являются катионы Na + , K + , Ca 2+ и Mg 2+ и анионы Cl − , F − и SO 4 2. − . [12] [14] Молярные соотношения между ионами, присутствующими в фильтратах, позволяют предположить, что во многих случаях эти элементы присутствуют в виде простых солей, таких как NaCl и CaSO 4 . [12] [16] [17] [18] В эксперименте по последовательному выщелачиванию пепла от извержения горы Сент-Хеленс в 1980 году было обнаружено, что хлоридные соли являются наиболее легко растворимыми, за ними следуют сульфатные соли . [16 ] Фтористые соединения вообще только трудно растворимы (например, CaF 2 , MgF 2 ), за исключением фторидных солей щелочных металлов и таких соединений, как гексафторосиликат кальция (CaSiF 6 ). [19] pH свежих зольных фильтратов сильно варьируется в зависимости от присутствия кислого газового конденсата (в первую очередь из-за газов SO 2 , HCl и HF в шлейфе извержения) на поверхности пепла.

Кристаллически-твердая структура солей действует скорее как изолятор , чем как проводник . [20] [21] [22] [23] Однако, как только соли растворяются в растворе под действием источника влаги (например, тумана, тумана, небольшого дождя и т. д.), зола может стать коррозийной и электропроводной. Недавнее исследование показало, что электропроводность вулканического пепла увеличивается с (1) увеличением содержания влаги, (2) увеличением содержания растворимых солей и (3) увеличением уплотнения (объемной плотности). [23] Способность вулканического пепла проводить электрический ток имеет серьезные последствия для систем электроснабжения.

Физический

Компоненты

Сканирующая электронная микрофотография частицы вулканического пепла с горы Сент-Хеленс.

Частицы вулканического пепла, извергаемые во время магматических извержений, состоят из различных фракций стеклообразных (стекловидных, некристаллических), кристаллических или литических (немагматических) частиц. Пепел, образующийся во время магматических извержений низкой вязкости (например, гавайских и стромболианских извержений базальтов), образует ряд различных пирокластов в зависимости от изверженного процесса. Например, пепел, собранный из лавовых фонтанов на Гавайях, состоит из пирокластов сидеромелана (светло-коричневого базальтового стекла), которые содержат микролиты (небольшие закалочные кристаллы, не путать с редким минералом микролитом ) и вкрапленники . Чуть более вязкие извержения базальтов (например, стромболианские) образуют разнообразные пирокластики от неправильных капелек сидеромелана до глыбчатого тахилита (микрокристаллические пирокласты от черного до темно-коричневого цвета). Напротив, большая часть высококремнеземистой золы (например, риолита) состоит из пылевидных продуктов пемзы (стеклянные черепки), отдельных вкрапленников (кристаллическая фракция) и некоторых каменных фрагментов ( ксенолитов ). [24]

Пепел, образующийся во время фреатических извержений, в основном состоит из гидротермально измененных каменных и минеральных обломков, обычно в глинистом матриксе. Поверхность частиц часто покрыта агрегатами кристаллов цеолита или глины, и остаются только реликтовые текстуры, позволяющие идентифицировать типы пирокластов. [24]

Морфология

Изображение пепла от извержения горы Сент-Хеленс в 1980 году, штат Вашингтон, с помощью светового микроскопа.

Морфология (форма) вулканического пепла определяется множеством различных извержений и кинематических процессов. [24] [25] Извержения маловязкой магмы (например, базальта) обычно образуют частицы каплевидной формы. Эта форма капель частично контролируется поверхностным натяжением , ускорением капель после того, как они покидают вентиляционное отверстие, и трением воздуха. Формы варьируются от идеальных сфер до разнообразных скрученных, вытянутых капель с гладкой, текучей поверхностью. [25]

Морфология пепла извержений высоковязкой магмы (например, риолита, дацита и некоторых андезитов) в основном зависит от формы пузырьков в поднимающейся магме перед распадом. Везикулы образуются в результате расширения магматического газа до затвердевания магмы. Частицы золы могут иметь разную степень везикулярности, а везикулярные частицы могут иметь чрезвычайно высокое соотношение площади поверхности к объему. [24] Вогнутости, впадины и трубки, наблюдаемые на поверхности зерен, являются результатом разрушения стенок пузырьков. [25] Частицы стекловидного пепла из извержений высоковязкой магмы обычно представляют собой угловатые везикулярные пемзовые фрагменты или тонкие фрагменты стенок пузырьков, тогда как каменные фрагменты в вулканическом пепле обычно имеют изометрическую форму или угловатые или полуокруглые. Литическая морфология пепла обычно контролируется механическими свойствами вмещающих пород, разрушенных в результате откола или взрывного расширения газов в магме, когда она достигает поверхности.

Морфология частиц пепла от фреатомагматических извержений контролируется напряжениями внутри охлажденной магмы, которые приводят к фрагментации стекла с образованием небольших глыбовых или пирамидальных частиц стеклянного пепла. [24] Форма и плотность везикул играют лишь незначительную роль в определении формы зерен во фреатомагматических извержениях. При извержениях такого типа поднимающаяся магма быстро охлаждается при контакте с грунтовыми или поверхностными водами. Напряжения внутри «закаленной» магмы вызывают фрагментацию на пять доминирующих типов формы пирокластов: (1) глыбовую и извилистую; (2) везикулярная, неровная, с гладкой поверхностью; (3) моховидный и извитой; (4) сферическая или каплевидная; и (5) пластинчатые.

Плотность

Плотность отдельных частиц варьируется в зависимости от разных извержений. Плотность вулканического пепла колеблется от 700 до 1200 кг/м 3 для пемзы, 2350-2450 кг/м 3 для осколков стекла, 2700-3300 кг/м 3 для кристаллов и 2600-3200 кг/м 3 для каменных частиц. [26] Поскольку более крупные и плотные частицы отлагаются близко к источнику, мелкие осколки стекла и пемзы относительно обогащены отложениями пепла в удаленных местах. [27] Высокая плотность и твердость (~ 5 по шкале твердости Мооса ) вместе с высокой степенью угловатости делают некоторые типы вулканического пепла (особенно с высоким содержанием кремнезема) очень абразивными.

Размер зерна

Распределение зерен вулканического пепла по размерам от четырех извержений вулканов

Вулканический пепел состоит из частиц (пирокластов) диаметром менее 2 мм (частицы размером более 2 мм классифицируются как лапилли) [1] и может достигать размера 1 мкм. [10] Общий гранулометрический состав пепла может сильно различаться в зависимости от состава магмы. Было предпринято мало попыток соотнести размерные характеристики отложения с характеристиками события, в результате которого оно образовалось, хотя некоторые прогнозы можно сделать. Риолитовые магмы обычно производят более мелкозернистый материал по сравнению с базальтовыми магмами из-за более высокой вязкости и, следовательно, взрывоопасности. Доля мелкодисперсного пепла выше при кислых эксплозивных извержениях, вероятно, потому, что размер пузырьков в предэруптивной магме меньше, чем в основных магмах. [1] Имеются убедительные доказательства того, что пирокластические потоки производят большое количество мелкого пепла в результате измельчения, и вполне вероятно, что этот процесс также происходит внутри вулканических каналов и будет наиболее эффективным, когда поверхность фрагментации магмы находится значительно ниже вершинного кратера. [1]

Рассредоточение

Шлейф пепла поднимается с горы Редут после извержения 21 апреля 1990 года.

Частицы пепла попадают в столбы извержения, когда они выбрасываются из жерла на высокой скорости. Первоначальный импульс извержения толкает колонну вверх. По мере того, как воздух втягивается в колонну, объемная плотность уменьшается, и он начинает плавучесть подниматься в атмосферу. [8] В точке, где объемная плотность столба равна плотности окружающей атмосферы, столб перестанет подниматься и начнет двигаться вбок. Боковое рассеивание контролируется преобладающими ветрами, и пепел может откладываться на расстоянии от сотен до тысяч километров от вулкана, в зависимости от высоты столба извержения, размера частиц пепла и климатических условий (особенно направления, силы и влажности ветра). [28]

Шлейф пепла и выпадение пепла на горе Пэган , май 1994 г.

Выпадение пепла происходит сразу после извержения и контролируется плотностью частиц. Первоначально крупные частицы выпадают вблизи источника. Далее следует выпадение аккреционных лапилли , являющееся результатом агломерации частиц внутри колонны. [29] Выпадение пепла менее концентрировано на заключительных стадиях, когда колонна движется по ветру. Это приводит к образованию отложений пепла, толщина и размер зерен которых обычно уменьшаются в геометрической прогрессии с увеличением расстояния от вулкана. [30] Мелкие частицы пепла могут оставаться в атмосфере от нескольких дней до недель и разноситься высотными ветрами. Эти частицы могут оказывать воздействие на авиационную промышленность (см. раздел «Воздействие») и в сочетании с частицами газа могут влиять на глобальный климат.

Шлейфы вулканического пепла могут образовываться над потоками пирокластической плотности. Их называют ко-игнимбритовые шлейфы. По мере того, как потоки пирокластической плотности удаляются от вулкана, более мелкие частицы удаляются из потока путем вымывания и образуют менее плотную зону, перекрывающую основной поток. Затем эта зона захватывает окружающий воздух, и образуется плавучий шлейф со-игнимбрита. Эти шлейфы, как правило, имеют более высокие концентрации мелких частиц пепла по сравнению с шлейфами магматических извержений из-за истирания внутри потока пирокластической плотности. [1]

Воздействие

Рост населения привел к постепенному проникновению городской застройки в районы повышенного риска, ближе к вулканическим центрам, что увеличивает подверженность людей воздействию выпадений вулканического пепла. [31]

Прямое воздействие вулканического пепла на здоровье человека обычно кратковременное и слабое для людей с нормальным здоровьем, хотя длительное воздействие потенциально представляет некоторый риск силикоза у незащищенных работников. [32] Большую озабоченность вызывает воздействие вулканического пепла на инфраструктуру , имеющую решающее значение для поддержки современного общества, особенно в городских районах, где высокая плотность населения создает высокий спрос на услуги. [33] [31] Несколько недавних извержений продемонстрировали уязвимость городских районов , на которые выпало всего лишь несколько миллиметров или сантиметров вулканического пепла. [34] [35] [36] [37] [38] Этого было достаточно, чтобы вызвать нарушение работы транспорта, [39] электричества , [40] водоснабжения , [41] [42] систем канализации и ливневой канализации . [43] Затраты были понесены в результате сбоя в работе бизнеса, замены поврежденных деталей и застрахованных убытков. Воздействие падения пепла на критически важную инфраструктуру также может вызвать множественные побочные эффекты, которые могут привести к нарушению работы многих различных секторов и услуг. [44]

Выпадение вулканического пепла наносит физический, социальный и экономический ущерб. [45] Вулканический пепел может поражать как близлежащие районы, так и районы, находящиеся за многие сотни километров от источника, [46] и вызывать сбои и потери в самых разных секторах инфраструктуры. Воздействия зависят от: толщины пеплопада; размер зерен и химический состав золы; зола влажная или сухая; продолжительность пеплопада; а также любые меры по обеспечению готовности , управлению и предотвращению (смягчению последствий), применяемые для уменьшения последствий падения пепла. Различные секторы инфраструктуры и общества по-разному затрагиваются и уязвимы для целого ряда воздействий или последствий. Они обсуждаются в следующих разделах. [31]

Здоровье человека и животных

Известно, что частицы пепла диаметром менее 10 мкм, взвешенные в воздухе, пригодны для вдыхания, и люди, подвергшиеся воздействию пепла, испытывают респираторный дискомфорт, затруднение дыхания, раздражение глаз и кожи, а также симптомы со стороны носа и горла. [47] Большинство этих эффектов носят краткосрочный характер и не считаются представляющими значительный риск для здоровья тех, у кого ранее не было респираторных заболеваний . [32] Влияние вулканического пепла на здоровье зависит от размера зерен, минералогического состава и химического покрытия на поверхности частиц пепла. [32] Дополнительными факторами, связанными с потенциальными респираторными симптомами, являются частота и продолжительность воздействия, концентрация пепла в воздухе и вдыхаемая фракция пепла; доля золы диаметром менее 10 мкм, известная как PM 10 . Социальный контекст также может иметь значение.

Возможны хронические последствия для здоровья в результате падения вулканического пепла, поскольку известно, что воздействие свободного кристаллического кремнезема вызывает силикоз . Минералы, связанные с этим, включают кварц , кристобалит и тридимит , которые могут присутствовать в вулканическом пепле. Эти минералы описываются как «свободный» кремнезем, поскольку SiO 2 не присоединяется к другому элементу для создания нового минерала. Однако считается , что магмы, содержащие менее 58% SiO 2 , не содержат кристаллического кремнезема. [32]

Уровни воздействия свободного кристаллического кремнезема в золе обычно используются для характеристики риска силикоза в профессиональных исследованиях (для людей, работающих в горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности), поскольку Международное агентство исследований классифицирует его как канцероген для человека . о Раке . Нормативные значения были установлены для воздействия, но с неясным обоснованием; Рекомендации Великобритании по содержанию твердых частиц в воздухе (PM10) составляют 50 мкг/м 3 , а нормы США по воздействию кристаллического кремнезема — 50 мкг/м 3 . [32] Считается, что нормативы по уровням воздействия могут быть превышены на короткие периоды времени без существенных последствий для здоровья населения в целом. [47]

Не зарегистрировано ни одного случая силикоза, развившегося в результате воздействия вулканического пепла. Однако долгосрочные исследования, необходимые для оценки этих эффектов, отсутствуют. [32]

Проглатывание золы

Для источников поверхностных вод, таких как озера и водохранилища, объем, доступный для разбавления ионных веществ, выщелоченных из золы, обычно велик. Наиболее распространенные компоненты зольных фильтратов (Ca, Na, Mg, K, Cl, F и SO 4 ) естественным образом встречаются в значительных концентрациях в большинстве поверхностных вод и, следовательно, не подвергаются сильному влиянию вулканического пепла, а также не вызывают особого беспокойства. в питьевой воде, за исключением фтора . Элементы железо , марганец и алюминий обычно обогащаются выше фонового уровня в результате выпадения вулканического пепла. Эти элементы могут придавать воде металлический привкус и вызывать красные, коричневые или черные пятна на белой посуде, но не представляют опасности для здоровья. Неизвестно, что вулканический пеплопад вызвал проблемы с водоснабжением из-за токсичных микроэлементов, таких как ртуть (Hg) и свинец (Pb), которые содержатся в очень низких концентрациях в пепловых фильтратах. [42]

Проглатывание золы может быть вредным для домашнего скота , вызывая стирание зубов, а в случае высокого содержания фтора - отравление фтором (токсично при уровнях > 100 мкг/г) для пасущихся животных. [48] ​​После извержения вулкана Лаки в 1783 году в Исландии известно , что отравление фтором произошло у людей и домашнего скота в результате химического состава пепла и газа, которые содержали высокие уровни фторида водорода . После извержений горы Руапеху в Новой Зеландии в 1995/96 году две тысячи овец и ягнят погибли от флюороза во время выпаса на земле, где выпало всего 1–3 мм пепла. [48] ​​Симптомы флюороза у крупного рогатого скота, подвергшегося воздействию пепла, включают пятна от коричнево-желтого до зелено-черного цвета на зубах и повышенную чувствительность к давлению в ногах и спине. [49] Проглатывание золы также может вызвать закупорку желудочно-кишечного тракта. [37] Овцы, проглотившие пепел от извержения вулкана Гудзон в Чили в 1991 году, страдали от диареи и слабости.

Другие последствия для домашнего скота

Пепел, скапливающийся в шерсти на спине овец, может значительно утяжелить ее, что приведет к утомлению и потере овечкой способности вставать. Дожди могут стать значительным бременем, поскольку они увеличивают вес пепла. [50] Кусочки шерсти могут отпасть, а оставшаяся шерсть у овец может оказаться бесполезной, поскольку плохое питание, связанное с извержениями вулканов, влияет на качество волокна. [50] Поскольку во время извержения обычные пастбища и растения покрываются вулканическим пеплом, некоторые виды домашнего скота могут питаться всем, что доступно, включая токсичные растения. [51] Есть сообщения о козах и овцах в Чили и Аргентине, делающих естественные аборты в связи с извержениями вулканов. [52]

Инфраструктура

Электричество

Перекрытие электрического изолятора, вызванное загрязнением вулканического пепла

Вулканический пепел может нарушить работу систем электроснабжения на всех уровнях производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии. Загрязнение оборудования, используемого в процессе подачи электроэнергии, приводит к четырем основным последствиям: [53]

Если возникающий в результате ток короткого замыкания достаточно велик, чтобы отключить автоматический выключатель , произойдет нарушение обслуживания. Пробой, вызванный золой, через изоляцию трансформатора (вводы) может привести к необратимому ожогу, травлению или растрескиванию изоляции и привести к нарушению электропитания. [54]

Запасы питьевой воды

Водяная турбина Агоянской ГЭС разрушена водой, содержащей вулканический пепел

Системы, питающиеся подземными водами, устойчивы к воздействиям пеплопада, хотя пепел, переносимый по воздуху, может мешать работе устьевых насосов. Отключения электроэнергии, вызванные пеплопадом, также могут вывести из строя насосы с электроприводом, если нет резервной генерации. [58]

Физическое воздействие пеплопада может повлиять на работу водоочистных сооружений. Зола может блокировать водозаборные сооружения, вызывать серьезные абразивные повреждения рабочих колес насосов и перегружать двигатели насосов. [58] Зола может попасть в системы фильтрации, такие как открытые песчаные фильтры, как прямыми выпадениями, так и через водозаборные воды. В большинстве случаев для устранения последствий пеплопада потребуется более интенсивное техническое обслуживание, но перебоев в обслуживании не будет. [59]

Последним этапом очистки питьевой воды является дезинфекция, чтобы гарантировать, что готовая питьевая вода не содержит инфекционных микроорганизмов. Поскольку взвешенные частицы (мутность) могут служить субстратом для роста микроорганизмов и защищать их от дезинфекционной обработки, чрезвычайно важно, чтобы в процессе очистки воды достигался хороший уровень удаления взвешенных частиц. Возможно, придется увеличить хлорирование, чтобы обеспечить адекватную дезинфекцию. [60]

Многие домохозяйства и некоторые небольшие общины полагаются на дождевую воду в качестве источника питьевой воды. Системы с крышным питанием очень уязвимы к загрязнению пеплопадом, поскольку имеют большую площадь поверхности по отношению к объему накопительного резервуара. В этих случаях вымывание химических загрязнителей из пеплопада может стать риском для здоровья, и пить воду не рекомендуется. Перед пеплопадом следует отсоединить водосточные трубы, чтобы защитить воду в резервуаре. Еще одна проблема заключается в том, что поверхностный слой свежего вулканического пепла может быть кислым. В отличие от большинства поверхностных вод, дождевая вода обычно имеет очень низкую щелочность (способность нейтрализовать кислоту), и поэтому пеплопад может окислять воду в резервуарах. Это может привести к проблемам с плюмбосольвентностью , из-за которой вода становится более агрессивной по отношению к материалам, с которыми она вступает в контакт. Это может стать особой проблемой, если на крыше используются гвозди со свинцовой головкой или свинцовый отлив, а также медные трубы и другая металлическая сантехническая арматура. [61]

Во время пеплопадов обычно предъявляются большие требования к водным ресурсам для очистки, что может привести к их нехватке. Нехватка воды ставит под угрозу ключевые услуги, такие как пожаротушение, и может привести к нехватке воды для гигиены, санитарии и питья. Муниципальным властям необходимо тщательно отслеживать и управлять спросом на воду, а также, возможно, рекомендовать населению использовать методы очистки, не использующие воду (например, уборку щетками, а не шлангами). [62]

Очистки сточных вод

Сети сточных вод могут получить такие же повреждения, как и сети водоснабжения. Исключить золу из канализационной системы очень сложно. Наибольшему риску подвергаются системы с совмещенными ливневыми и канализационными линиями. Зола попадает в канализационные трубопроводы, где происходит приток/инфильтрация ливневых вод через незаконные соединения (например, из водосточных труб на крыше), поперечные соединения, вокруг крышек люков или через отверстия и трещины в канализационных трубах. [63] [64]

Загрязненные золой сточные воды, попадающие на очистные сооружения, могут привести к выходу из строя механического оборудования предварительной сортировки, такого как ступенчатые или вращающиеся сита. Зола, проникающая дальше в систему, будет оседать и снижать мощность биологических реакторов, а также увеличивать объем ила и изменять его состав. [64]

Самолет

Основной ущерб, нанесенный самолету, влетевшему в облако вулканического пепла, - это истирание обращенных вперед поверхностей, таких как лобовое стекло и передние кромки крыльев, а также скопление пепла в отверстиях на поверхности, включая двигатели. [65] Истирание лобовых стекол и посадочных фонарей ухудшит видимость, заставляя пилотов полагаться на свои приборы. Однако некоторые приборы могут давать неправильные показания, поскольку датчики (например, трубки Пито ) могут засориться пеплом. Попадание золы в двигатели приводит к абразивному повреждению лопастей вентилятора компрессора. Зола разрушает острые лопатки компрессора, снижая его эффективность. Зола плавится в камере сгорания, образуя расплавленное стекло. Затем зола затвердевает на лопатках турбины, блокируя поток воздуха и вызывая остановку двигателя. [66]

Состав большей части золы таков, что температура ее плавления находится в пределах рабочей температуры (> 1000 ° C) современных крупных реактивных двигателей . [67] Степень воздействия зависит от концентрации пепла в шлейфе, продолжительности времени, в течение которого самолет находится в шлейфе, и действий пилотов. Крайне важно, что плавление пепла, особенно вулканического стекла, может привести к накоплению повторно затвердевшего пепла на направляющих лопатках сопла турбины, что приведет к остановке компрессора и полной потере тяги двигателя. [68] Стандартная процедура системы управления двигателем при обнаружении возможной остановки двигателя заключается в увеличении мощности, что может усугубить проблему. Пилотам рекомендуется снизить мощность двигателя и быстро выйти из облака, выполнив разворот на 180°. [68] Вулканические газы, присутствующие в облаках пепла, также могут привести к повреждению двигателей и акриловых лобовых стекол, а также могут сохраняться в стратосфере в виде почти невидимого аэрозоля в течение длительных периодов времени. [69]

Вхождение

Известно множество случаев повреждения реактивных самолетов в результате столкновения с пеплом. 24 июня 1982 года Боинг 747-236B компании British Airways ( рейс 9 ) пролетел сквозь облако пепла от извержения горы Галунггунг в Индонезии , что привело к отказу всех четырех двигателей. Самолет снизился на высоту 24 000 футов (7300 м) за 16 минут, прежде чем двигатели перезапустились, что позволило самолету совершить вынужденную посадку. 15 декабря 1989 года у самолета Boeing 747-400 авиакомпании KLM ( рейс 867 ) также отключилась мощность всех четырех двигателей после полета в облако пепла с горы Редут на Аляске . После падения на высоту 14 700 футов (4500 м) за четыре минуты двигатели были запущены всего за 1–2 минуты до удара. Общий ущерб составил 80 миллионов долларов США, а на ремонт самолета ушло 3 месяца. [67] В 1990-е годы еще 100 миллионов долларов США был нанесен коммерческим самолетам (некоторые в воздухе, другие на земле) в результате извержения горы Пинатубо на Филиппинах в 1991 году . [67]

В апреле 2010 года было затронуто воздушное пространство по всей Европе , многие рейсы были отменены , что было беспрецедентно, из-за присутствия вулканического пепла в верхних слоях атмосферы от извержения исландского вулкана Эйяфьятлайокудль . [70] 15 апреля 2010 года ВВС Финляндии прекратили тренировочные полеты, когда были обнаружены повреждения, вызванные попаданием вулканической пыли в двигатели одного из истребителей Boeing F-18 Hornet . [71] 22 апреля 2010 года тренировочные полеты ВВС Великобритании «Тайфун» также были временно приостановлены после того, как в двигателях самолета были обнаружены отложения вулканического пепла. [72] В июне 2011 года аналогичные закрытия воздушного пространства произошли в Чили, Аргентине, Бразилии, Австралии и Новой Зеландии после извержения вулкана Пуйеуэ-Кордон-Колле в Чили . [73]

Обнаружение
Покрытие девяти VAAC по всему миру
Прибор AVOID, установленный на фюзеляже испытательного самолета AIRBUS A340.

Облака вулканического пепла очень трудно обнаружить с самолета, поскольку в кабине экипажа не существует приборов, позволяющих их обнаружить. Однако доктор Фред Прата [74] во время работы в CSIRO Австралии [75] и Норвежском институте исследований воздуха недавно разработал новую систему под названием «Воздушный инфракрасный детектор вулканических объектов» (AVOID) , которая позволит пилотам обнаруживать шлейфы пепла вверху. на 60 км (37 миль) вперед и безопасно облететь их. [76] В системе используются две инфракрасные камеры с быстрой выборкой данных, установленные на обращенной вперед поверхности и настроенные на обнаружение вулканического пепла. Эта система может обнаруживать концентрации золы от <1 мг/м 3 до > 50 мг/м 3 , предупреждая пилотов примерно за 7–10 минут. [76] Камера была протестирована [77] [78] авиакомпанией easyJet , [79] AIRBUS и Nicarnica Aviation (соучредителем которой является доктор Фред Прата). Результаты показали, что система может работать на расстояниях от ~60 км до 10 000 футов [80] , но не выше без некоторых существенных модификаций.

Кроме того, для обнаружения облаков пепла можно использовать наземные и спутниковые изображения, радар и лидар . Эта информация передается между метеорологическими агентствами, вулканическими обсерваториями и авиакомпаниями через Консультативные центры по вулканическому пеплу (VAAC) . В каждом из девяти регионов мира существует по одному VAAC. VAAC могут выпускать рекомендации с описанием текущих и будущих размеров облака пепла. [81]

Системы аэропортов

Вулканический пепел влияет не только на полеты, но и на работу наземных аэропортов. Небольшие скопления пепла могут ухудшить видимость, сделать взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки скользкими, проникнуть в системы связи и электрические системы, нарушить наземное обслуживание, повредить здания и припаркованные самолеты. [82] Скопление пепла размером более нескольких миллиметров требует удаления, прежде чем аэропорты смогут возобновить полноценную работу. Пепел не исчезает (в отличие от снегопадов), и его необходимо утилизировать таким образом, чтобы предотвратить его повторное разнос ветром и самолетами. [83]

Наземный транспорт

Пепел может нарушить работу транспортных систем на больших территориях на часы или дни, включая дороги и транспортные средства, железные дороги, порты и судоходство. Падающий пепел ухудшит видимость, что может затруднить и сделать вождение опасным. [26] Кроме того, быстро движущиеся автомобили поднимают пепел, создавая клубящиеся облака, которые увековечивают постоянную опасность видимости. Накопления золы ухудшают сцепление с дорогой, особенно во влажном состоянии, и закрывают дорожную разметку. [26] Мелкозернистая зола может проникать в отверстия автомобилей и истирать большинство поверхностей, особенно между движущимися частями. Воздушный и масляный фильтры засоряются и требуют частой замены. Железнодорожный транспорт менее уязвим: сбои в его работе в основном вызваны ухудшением видимости. [26]

Морской транспорт также может пострадать от вулканического пепла. Падение пепла заблокирует воздушные и масляные фильтры и приведет к истиранию любых движущихся частей при попадании в двигатели. На навигацию повлияет ухудшение видимости во время пеплопада. Пузырьковая зола ( пемза и шлак ) будет плавать на поверхности воды в виде «плотов пемзы», которые могут быстро засорить водозаборники, что приведет к перегреву оборудования. [26]

Коммуникации

Вулканический пепел может повлиять на сети электросвязи и вещания следующими способами: затухание и снижение мощности сигнала; повреждение оборудования; и перегрузка сети из-за требований пользователей. Ослабление сигнала из-за вулканического пепла недостаточно документировано; однако поступали сообщения о нарушении связи после извержения Суртси в 1969 году и извержения горы Пинатубо в 1991 году. Исследования, проведенные новозеландской Оклендской инженерной группой Lifelines, теоретически определили, что воздействие пепла на телекоммуникационные сигналы будет ограничено низкочастотными услугами, такими как спутниковая связь . [37] Помехи сигнала также могут быть вызваны молниями, поскольку они часто возникают в шлейфах извержений вулканов. [84]

Телекоммуникационное оборудование может быть повреждено из-за прямого падения пепла. Большинству современного оборудования требуется постоянное охлаждение с помощью кондиционеров . Они подвержены засорению золой, что снижает эффективность их охлаждения. [85] Сильные пеплопады могут привести к обрушению телекоммуникационных линий, мачт, кабелей, антенн, антенных тарелок и вышек из-за нагрузки пеплом. Влажная зола также может вызвать ускоренную коррозию металлических компонентов. [37]

Сообщения о недавних извержениях позволяют предположить, что самым большим сбоем в работе сетей связи является перегрузка из-за высокого спроса со стороны пользователей. [26] Это характерно для многих стихийных бедствий. [86]

Компьютеры

Компьютеры могут пострадать от вулканического пепла, при этом их функциональность и удобство использования снижаются во время пеплопада, но маловероятно, что они полностью выйдут из строя. [87] Наиболее уязвимыми компонентами являются механические компоненты, такие как вентиляторы охлаждения , приводы компакт-дисков , клавиатуры , мыши и сенсорные панели . Эти компоненты могут забиться мелкозернистой золой, из-за чего они перестанут работать; однако большинство из них можно вернуть в рабочее состояние путем очистки сжатым воздухом. Влажный пепел может вызвать короткое замыкание в настольных компьютерах; однако это не повлияет на портативные компьютеры. [87]

Здания и сооружения

Повреждения зданий и сооружений могут варьироваться от полного или частичного обрушения крыши до менее катастрофических повреждений наружных и внутренних материалов. Воздействие зависит от толщины пепла, от того, влажный он или сухой, от конструкции крыши и здания, а также от того, сколько пепла попадает внутрь здания. Удельный вес золы может значительно меняться, а дождь может увеличить его на 50–100%. [10] Проблемы, связанные с золой, аналогичны проблемам со снегом; однако зола является более серьезной, поскольку 1) нагрузка от золы обычно намного больше, 2) зола не плавится и 3) зола может забивать и повреждать желоба, особенно после дождя. Воздействие нагрузки золой зависит от конструкции и конструкции здания, включая уклон крыши, строительные материалы, пролет крыши и опорную систему, а также возраст и техническое обслуживание здания. [10] Как правило, плоские крыши более подвержены повреждениям и обрушениям, чем крыши с крутыми скатами. Крыши из гладких материалов (листовой металл или стекло) с большей вероятностью будут сбрасывать пепел, чем крыши из грубых материалов (солома, асфальт или деревянная черепица). Обрушение крыши может привести к массовым травмам и гибели людей, а также к материальному ущербу. Например, обрушение крыш от пепла во время извержения горы Пинатубо 15 июня 1991 года унесло жизни около 300 человек. [88]

Окружающая среда и сельское хозяйство

Вулканический пепел может оказывать пагубное воздействие на окружающую среду, которое трудно предсказать из-за большого разнообразия условий окружающей среды, существующих в зоне падения пепла. Природные водные пути могут подвергаться такому же воздействию, как и городские сети водоснабжения. Зола увеличивает мутность воды, что может уменьшить количество света, достигающего более низких глубин, что может препятствовать росту подводных водных растений и, следовательно, влиять на виды, которые от них зависят, например, рыбу и моллюсков . [89] Высокая мутность также может влиять на способность жабр рыб поглощать растворенный кислород . [90] Также произойдет подкисление, которое снизит pH воды и повлияет на фауну и флору, живущую в окружающей среде. Загрязнение фторидом произойдет, если зола содержит высокие концентрации фторида. [91]

Накопление золы также повлияет на пастбища, растения и деревья, которые используются в садоводстве и сельском хозяйстве. Тонкие пеплопады (<20 мм) могут отвлекать скот от еды, препятствовать транспирации и фотосинтезу , а также влиять на рост. Возможно увеличение производства пастбищ из-за эффекта мульчирования и небольшого эффекта удобрения, как это произошло после извержений горы Сент-Хеленс в 1980 году и извержений Руапеху в 1995/96 году. [92] [93] Более сильные падения полностью закроют пастбища и почву, что приведет к гибели пастбищ и стерилизации почвы из-за недостатка кислорода. Выживаемость растений зависит от толщины пепла, химического состава пепла, уплотнения пепла, количества осадков, продолжительности захоронения и длины стеблей растений во время падения пепла. [10]

Дефолиация и упавшие деревья на Уинди-Ридж, гора Сент-Хеленс , через 22 года после извержения 1980 года.

Молодые леса (деревья <2 лет) подвергаются наибольшему риску пеплопадов и могут быть уничтожены отложениями пепла >100 мм. [94] Падение пепла вряд ли приведет к гибели взрослых деревьев, но нагрузка пеплом может сломать большие ветви во время сильных пеплопадов (>500 мм). Также может произойти дефолиация деревьев, особенно если в пеплопаде присутствует крупный компонент пепла. [10]

Восстановление земель после пеплопадов может быть возможным в зависимости от толщины пепловых отложений. Восстановительная обработка может включать: прямой засев отложений; смешивание отложений с погребенной почвой; очистка зольного налета с поверхности земли; и нанесение нового верхнего слоя почвы поверх отложения золы. [37]

Взаимозависимость

Взаимозависимость воздействия вулканического пепла от извержений Эйяфьятлайокудля в 2010 году

Критическая инфраструктура и инфраструктурные услуги жизненно важны для функционирования современного общества, поскольку они обеспечивают: медицинскую помощь, охрану правопорядка, службы экстренной помощи , а также линии жизнеобеспечения, такие как водоснабжение, канализация, энергоснабжение и транспортное сообщение. Часто работоспособность критически важных объектов зависит от таких линий жизнеобеспечения, что делает их уязвимыми как для прямых воздействий опасного события, так и для косвенных последствий нарушения жизнеобеспечения. [95]

Воздействие на линии жизни также может быть взаимозависимым . Уязвимость каждой линии жизни может зависеть от: типа опасности, пространственной плотности ее критических связей, зависимости от критических связей, восприимчивости к ущербу и скорости восстановления услуг, состояния ремонта или возраста, а также институциональных характеристик или собственности. [33]

Извержение вулкана Эйяфьятлайокудль в Исландии в 2010 году подчеркнуло влияние падения вулканического пепла на современное общество и нашу зависимость от функциональности инфраструктурных услуг. Во время этого события авиационная отрасль понесла убытки в размере 1,5–2,5 миллиардов евро из-за закрытия европейского воздушного пространства на шесть дней в апреле 2010 года и последующих закрытий в мае 2010 года. [96] Известно также, что падение пепла от этого события вызвало местные потери урожая в сельском хозяйстве, потери в туристической отрасли, разрушение дорог и мостов в Исландии (в сочетании с талой ледниковой водой), а также затраты, связанные с реагированием на чрезвычайные ситуации и очисткой территории. Однако по всей Европе были дополнительные потери, связанные с перебоями в поездках, страховой отраслью, почтовой службой, а также импортом и экспортом по Европе и всему миру. Эти последствия демонстрируют взаимозависимость и разнообразие воздействий одного события. [38]

Готовность, смягчение последствий и управление

Два метода управления во время извержений Келуда в 2014 году : подметание (вверху) и опрыскивание водой (внизу).

Готовность к пеплопадам должна включать в себя герметизацию зданий, защиту инфраструктуры и домов, а также хранение достаточных запасов еды и воды, которых хватит до тех пор, пока пеплопад не прекратится и не начнется очистка. Можно носить пылезащитные маски , чтобы уменьшить вдыхание пепла и смягчить любые последствия для здоровья органов дыхания. [47] Для защиты глаз от раздражения можно носить защитные очки.

Дома быть в курсе вулканической активности и иметь планы действий в чрезвычайных ситуациях для альтернативных мест убежища означает хорошую готовность к событию пеплопада. Это может предотвратить некоторые воздействия, связанные с выпадением пепла, уменьшить последствия и повысить способность человека справляться с такими явлениями. Некоторые предметы, такие как фонарик, пластиковая пленка для защиты электронного оборудования от попадания пепла и радиоприемники на батарейках, чрезвычайно полезны во время пеплопадов. [10]

Планы коммуникации должны быть составлены заранее, чтобы информировать о предпринимаемых действиях по смягчению последствий. Запасные части и резервные системы должны быть в наличии до событий, связанных с падением пепла, чтобы уменьшить перебои в обслуживании и как можно быстрее вернуть функциональность. Хорошая готовность также включает в себя определение мест захоронения золы до того, как произойдет выпадение пепла, чтобы избежать дальнейшего перемещения золы и облегчить очистку. [97]

Были разработаны некоторые эффективные методы обращения с золой, включая методы очистки и устройства для очистки, а также действия по смягчению или ограничению ущерба. К последним относятся закрытие таких отверстий, как воздухозаборники и водозаборники, авиационные двигатели и окна во время пеплопадов. Дороги могут быть закрыты, чтобы можно было расчистить пеплопады, или могут быть введены ограничения скорости, чтобы у автомобилистов не возникло проблем с двигателем и они не оказались в затруднительном положении после падения пепла. [98] Для предотвращения дальнейшего воздействия на подземные водные системы или сети сточных вод следует разблокировать дренажные и водопропускные трубы и предотвратить попадание золы в систему. [97] Золу можно увлажнить (но не насыщать), опрыскивая водой, чтобы предотвратить повторную мобилизацию золы и облегчить очистку. [98] Установление приоритетности операций по очистке критически важных объектов и координация усилий по очистке также представляют собой передовую практику управления. [97] [98] [99]

Рекомендуется эвакуировать скот из мест, где пеплопад может достигать 5 см и более. [100]

Вулканические пепловые почвы

Основное применение вулканического пепла – это обогащение почвы. Когда минералы золы смываются в почву дождем или другими естественными процессами, они смешиваются с почвой и образуют слой андизола . Этот слой очень богат питательными веществами и очень пригоден для сельскохозяйственного использования; Наличие густых лесов на вулканических островах часто является результатом того, что деревья растут и процветают в богатых фосфором и азотом адизолах. [101] Вулканический пепел также можно использовать в качестве заменителя песка. [102]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcde Роуз, Висконсин; Дюрант, Эй Джей (2009). «Мелкая зольность эксплозивных извержений». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 186 (1–2): 32–39. Бибкод : 2009JVGR..186...32R. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2009.01.010.
  2. ^ Зимановски, Бернд; Волетц, Кеннет; Деллино, Пьерфранческо; Бюттнер, Ральф (март 2003 г.). «Проблема вулканического пепла». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 122 (1–2): 1–5. Бибкод : 2003JVGR..122....1Z. дои : 10.1016/S0377-0273(02)00471-7.
  3. ^ Дуфек, Дж.; Манга, М. (16 сентября 2008 г.). «Производство пепла в пирокластических потоках на месте». Журнал геофизических исследований . 113 (Б9): B09207. Бибкод : 2008JGRB..113.9207D. дои : 10.1029/2007JB005555.
  4. ^ Уилсон, ТМ; Стюарт, К. (2012). "Вулканический пепел". В П., Бобровский (ред.). Энциклопедия природных опасностей . Спрингер. п. 1000.
  5. ^ Кэшман, К.В .; Стертевант, Б.; Папале, П.; Навон, О. (2000). «Магматическая фрагментация». В Сигурдссоне, Х.; Хоутон, БФ; МакНатт, СР; Раймер, Х.; Стикс, Дж. (ред.). Энциклопедия вулканов . Сан-Диего, США: Elsevier Inc., с. 1417.
  6. ^ Купперс, Ю.; Путц, К.; Шпилер, О.; Дингуэлл, Д.Б. (2009). «Абразия в потоках пирокластической плотности: результаты экспериментов по опрокидыванию». Физика и химия Земли, части A/B/C . 45–46: 33–39. Бибкод : 2012PCE....45...33K. дои : 10.1016/j.pce.2011.09.002.
  7. ^ Аб Зимановски, Б. (2000). «Физика фреатомагматизма. Часть 1: физика взрыва». Терра Ностра . 6 : 515–523.
  8. ^ аб Парфитт, EA; Уилсон, Л. (2008). Основы физической вулканологии . Массачусетс, США: Blackwell Publishing. п. 256.
  9. ^ Уокер, GPL (1981). «Образование и рассеивание мелкого пепла в результате извержений вулканов». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 11 (1): 81–92. Бибкод : 1981JVGR...11...81W. дои : 10.1016/0377-0273(81)90077-9.
  10. ^ abcdefg Геологической службы США. «Вулканический пепел: на что он способен и как минимизировать ущерб» . Проверено 9 февраля 2012 года .
  11. ^ Ньюхолл, Кристофер Г.; Селф, Стивен (1982). «Индекс вулканической взрывоопасности (VEI): оценка взрывной силы исторического вулканизма» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 87 (С2): 1231–1238. Бибкод : 1982JGR....87.1231N. дои : 10.1029/JC087iC02p01231. Архивировано из оригинала (PDF) 13 декабря 2013 г.
  12. ^ abcd Witham, CS; Оппенгеймер, К.; Хорвелл, CJ (2005). «Вулканический пепел-фильтрат: обзор и рекомендации по методам отбора проб». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 141 (3): 299–326. Бибкод : 2011BVol...73..223W. дои : 10.1007/s00445-010-0396-1. S2CID  55252456.
  13. ^ Фрухтер, Дж. С.; Робертсон, Делавэр; Эванс, Дж. К.; Олсен, КБ; Лепель, Е.А.; и другие. (1980). «Пепел горы Сент-Хеленс от извержения 18 мая 1980 года: химические, физические, минералогические и биологические свойства». Наука . 209 (4461): 1116–1125. Бибкод : 1980Sci...209.1116F. дои : 10.1126/science.209.4461.1116. PMID  17841472. S2CID  22665086.
  14. ^ Аб Джонс, Монтана; Гисласон, СР (2008). «Быстрые выбросы солей металлов и питательных веществ после осаждения вулканического пепла в водную среду». Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (15): 3661–3680. Бибкод : 2008GeCoA..72.3661J. дои : 10.1016/j.gca.2008.05.030.
  15. ^ Делмель, П.; Ламберт, М.; Дюфрен, Ю.; Герин, П.; Оскарссон, О. (2007). «Взаимодействие газа/аэрозоля и пепла в вулканических шлейфах: новые данные из поверхностного анализа мелких частиц пепла». Письма о Земле и планетологии . 259 (1–2): 159–170. Бибкод : 2007E&PSL.259..159D. дои : 10.1016/j.epsl.2007.04.052.
  16. ^ аб Тейлор, HE; Лихте, Ф.Е. (1980). «Химический состав вулканического пепла горы Сент-Хеленс». Письма о геофизических исследованиях . 7 (11): 949–952. Бибкод : 1980GeoRL...7..949T. дои : 10.1029/GL007i011p00949 .
  17. ^ Смит, Д.Б.; Зелински, РА; Тейлор, HE; Сойер, МБ (1983). «Характеристики выщелачивания пепла от извержения вулкана Сент-Хеленс 18 мая 1980 года, Вашингтон». Вулканологический бюллетень . 46 (2): 103–124. Бибкод : 1983BVol...46..103S. дои : 10.1007/bf02597580. S2CID  134205180.
  18. ^ Рисачер, Ф.; Алонсо, Х. (2001). «Геохимия пепловых продуктов извержения Ласкара в 1993 году на севере Чили. Значение для переработки древних эвапоритов». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 109 (4): 319–337. Бибкод : 2001JVGR..109..319R. дои : 10.1016/S0377-0273(01)00198-6.
  19. ^ Кронин, SJ; Шарп, Д.С. (2002). «Воздействие окружающей среды на здоровье в результате непрерывной вулканической активности в Ясуре (Танна) и Амбриме, Вануату». Журнал исследований здоровья окружающей среды . 12 (2): 109–123. дои : 10.1080/09603120220129274. PMID  12396528. S2CID  2939277.
  20. ^ Неллис, Калифорния; Хендрикс, К.В. (1980). «Отчет о ходе расследования выпадения вулканического пепла с горы Сент-Хеленс». Управление энергетики Бонневилля, отчет лаборатории ERJ-80-47 .
  21. ^ Саркинен, CF; Виитала, Дж.Т. (1981). «Исследование вулканического пепла на объектах электропередачи на северо-западе Тихого океана». Транзакции IEEE по силовому оборудованию и системам . 100 (5): 2278–2286. Бибкод : 1981ITPAS.100.2278S. дои : 10.1109/TPAS.1981.316741. S2CID  41855034.
  22. ^ Беббингтон, М.; Кронин, С.Дж.; Чепмен, И.; Тернер, МБ (2008). «Количественная оценка опасности падения вулканического пепла на электроэнергетическую инфраструктуру». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 177 (4): 1055–1062. Бибкод : 2008JVGR..177.1055B. doi :10.1016/j.jvolgeores.2008.07.023.
  23. ^ аб Уордман, JB; Уилсон, ТМ; Боджер, PS; Коул, JW; Джонстон, DM (2011). «Исследование электропроводности вулканического пепла и ее влияния на высоковольтные энергосистемы». Физика и химия Земли . 45–46: 128–145. Bibcode : 2012PCE....45..128Вт. doi :10.1016/j.pce.2011.09.003.
  24. ^ abcde Heiken, Г.; Волетц, К.Х. (1985). Вулканический пепел . Издательство Калифорнийского университета. п. 245.
  25. ^ abc Хейкен, Г. (1972). «Морфология и петрография вулканических пеплов». Бюллетень Геологического общества Америки . 83 (7): 1961–1988. Бибкод : 1972GSAB...83.1961H. doi :10.1130/0016-7606(1972)83[1961:mapova]2.0.co;2.
  26. ^ abcdef Уилсон, ТМ; Стюарт, К.; Меч-Дэниелс, В.; Леонард, Г.; Джонстон, DM; Коул, JW; Уордман, Дж.; Уилсон, Г.; Барнард, С. (2011). «Воздействие вулканического пепла на критически важную инфраструктуру». Физика и химия Земли . 45–46: 5–23. Бибкод : 2012PCE....45....5Вт. doi :10.1016/j.pce.2011.06.006.
  27. ^ Шипли, С.; Сарна-Войжитски, AM (1982). «Распределение, толщина и масса тефры позднего плейстоцена и голоцена из крупных вулканов на северо-западе США: предварительная оценка опасностей, связанных с выбросами вулканов для ядерных реакторов на северо-западе Тихого океана». Карта различных полевых исследований Геологической службы США MF-1435 .
  28. ^ Кэри, С.; Спаркс, RSJ (1986). «Количественные модели выпадения и распространения тефры из столбов извержений вулканов». Бюллетень вулканологии . 48 (2–3): 109–125. Бибкод : 1986BVol...48..109C. дои : 10.1007/BF01046546. S2CID  128475680.
  29. ^ Браун, Р.Дж.; Бонадонна, К.; Дюрант, Эй Джей (2011). «Обзор скопления вулканического пепла» (PDF) . Химия и физика Земли . 45–46: 65–78. Бибкод : 2012PCE....45...65B. дои : 10.1016/j.pce.2011.11.001. S2CID  55127478.
  30. ^ Пайл, Д. (1989). «Толщина, объем и размер зерен отложений тефры». Бюллетень вулканологии . 51 (1): 1–15. Бибкод : 1989BVol...51....1P. дои : 10.1007/BF01086757. S2CID  140635312.
  31. ^ abc Уилсон, Томас М.; Стюарт, Кэрол; Меч-Дэниелс, Виктория; Леонард, Грэм С.; Джонстон, Дэвид М.; Коул, Джим В.; Уордман, Джонни; Уилсон, Грант; Барнард, Скотт Т. (январь 2012 г.). «Воздействие вулканического пепла на критически важную инфраструктуру». Физика и химия Земли, части A/B/C . 45–46: 5–23. Бибкод : 2012PCE....45....5Вт. doi :10.1016/j.pce.2011.06.006.
  32. ^ abcdef Хорвелл, CJ; Бакстер, Пи Джей (2006). «Опасность вулканического пепла для здоровья органов дыхания: обзор мер по снижению вулканического риска». Бюллетень вулканологии . 69 (1): 1–24. Бибкод : 2006BVol...69....1H. дои : 10.1007/s00445-006-0052-y. S2CID  19173052.
  33. ^ Аб Платт, Р.Х. (1991). «Дороги жизни; приоритет управления чрезвычайными ситуациями для Соединенных Штатов в 1990-е годы». Катастрофы . 15 (2): 172–176. doi :10.1111/j.1467-7717.1991.tb00446.x.
  34. ^ Джонстон, DM; Хоутон, БФ; Нилл, ВЕ; Ронан, КР; Патон, Д. (2000). «Последствия извержений Руапеху в 1945 и 1995–1996 годах, Новая Зеландия: пример возрастающей уязвимости общества». Бюллетень ГСА . 112 (5): 720–726. Бибкод : 2000GSAB..112..720J. doi :10.1130/0016-7606(2000)112<720:iotare>2.0.co;2.
  35. ^ Леонард, GS; Джонстон, DM; Уильямс, С.; Коул, JW; Финнис, К.; Барнард, С. (2005). «Воздействие недавних извержений вулканов в Эквадоре и управление ими: уроки для Новой Зеландии». Отчет Института геологических и ядерных наук : 51.
  36. ^ Уилсон, ТМ; Коул, Дж.; Стюарт, К.; Дьюар, Д.; Кронин, С. (2008). «Оценка долгосрочного воздействия на сельское хозяйство и инфраструктуру и восстановление после извержения вулкана Гудзон в 1991 году, Чили». Кентерберийский университет : 34.
  37. ^ abcde Wilson, TM (2009). Уязвимость систем пастбищного земледелия перед угрозой падения вулканического пепла. дои : 10.26021/9258.
  38. ^ ab Меч-Дэниелс, В.Л. (2010). Воздействие вулканического пепла падает на критически важные инфраструктурные системы .
  39. ^ Casadevall, TJ, изд. (1994). Вулканический пепел и авиационная безопасность: материалы первого международного симпозиума по вулканическому пеплу и авиационной безопасности (№ 2047). Типография правительства США . Проверено 6 декабря 2021 г.
  40. ^ Беббингтон, Марк; Кронин, Шейн Дж.; Чепмен, Ян; Тернер, Майкл Б. (ноябрь 2008 г.). «Количественная оценка опасности падения вулканического пепла на электроэнергетическую инфраструктуру». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 177 (4): 1055–1062. Бибкод : 2008JVGR..177.1055B. doi :10.1016/j.jvolgeores.2008.07.023.
  41. ^ Джонстон, DM; Стюарт, К.; Леонард, GS; Ховерд, Дж.; Тордарссон, Т.; Кронин, С. (2004). «Воздействие вулканического пепла на водоснабжение в Окленде: часть I». Отчет Института геологических и ядерных наук : 25.
  42. ^ аб Стюарт, К.; Джонстон, DM; Леонард, GS; Хорвелл, CJ; Тордарсон, Т.; Кронин, С.Дж. (2006). «Загрязнение источников воды падением вулканического пепла: обзор литературы и простое моделирование воздействия». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 158 (3–4): 296–306. Бибкод : 2006JVGR..158..296S. doi :10.1016/j.jvolgeores.2006.07.002.
  43. ^ Уилсон и др., «4.1. Воздействие на сети канализации и ливневой канализации».
  44. ^ Уилсон и др., «8.2. Пример взаимозависимости инфраструктуры: Монтсеррат».
  45. ^ Столь, А.; Прата, Эй Джей; Экхардт, С.; Кларисса, Л.; Дюрант, А.; Хенне, С.; Кристиансен, Нью-Йорк; Миникин А.; Шуман, У.; Зайберт, П.; Стебель, К.; Томас, HE; Торстейнссон, Т.; Торсет, К.; Вайнцирль, Б. (11 мая 2011 г.). «Определение выбросов вулканического пепла с разрешением по времени и высоте и их использование для количественного моделирования рассеивания пепла: извержение Эйяфьятлайокудля в 2010 году». Химия и физика атмосферы . 11 (9): 4333–4351. Бибкод : 2011ACP....11.4333S. дои : 10.5194/acp-11-4333-2011 . hdl : 11250/2386653 . S2CID  53705142.
  46. ^ Уилсон и др., «1.4. Распространение».
  47. ^ abc Международная сеть вулканических опасностей для здоровья . «Международная сеть вулканических опасностей для здоровья» . Проверено 30 ноября 2011 г.
  48. ^ Аб Кронин, SJ; Нилл, ВЕ; Лекуантр, Ж.А.; Хедли, MJ; Логанатан, П. (2003). «Экологическая опасность фторида в вулканическом пепле: пример вулкана Руапеху, Новая Зеландия». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 121 (3–4): 271–291. Бибкод : 2003JVGR..121..271C. дои : 10.1016/S0377-0273(02)00465-1.
  49. ^ Арайя Валенсуэла, Оскар (2015). Вулканические извержения: Efectos sobre la ganadería . Collección Austral Universitaria de Ciencias Silvoagropecuarias (на испанском языке). Эдиционес УАЧ . п. 70. ИСБН 978-956-9412-20-2.
  50. ^ ab Арайя Валенсуэла 2015, с. 63.
  51. ^ Арайя Валенсуэла 2015, с. 77.
  52. ^ Арайя Валенсуэла 2015, с. 76.
  53. ^ Уилсон, ТМ; Дейли, М.; Джонстон, DM (2009). «Обзор воздействия вулканического пепла на системы распределения электроэнергии, радиовещания и сети связи». Проект AELG-19 Оклендской инженерной группы Lifelines. Техническая публикация 051 Регионального совета Окленда .
  54. ^ Уилсон и др. 2012, «2.1. Пробой изоляторов и удельное сопротивление вулканического пепла».
  55. ^ Уилсон и др. 2012, «2.2. Участки генерации».
  56. ^ Уилсон и др. 2012, «2.4. Линии передачи и распределения».
  57. ^ Уилсон и др. 2012, «2. Воздействие на электрические сети».
  58. ^ Аб Уилсон и др. 2012, «3.1. Физические повреждения систем водоснабжения».
  59. ^ Уилсон, ТМ; Дженкинс, Сан-Франциско; Стюарт, К. (2015). «Последствия падения вулканического пепла». Глобальные вулканические опасности и риски . Кембридж, Великобритания. стр. 281–288. ISBN 9781107111752.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  60. ^ Стюарт и др. 2006, "2.1. Мутность".
  61. ^ Стюарт и др. 2006, «3.4. Бытовой резервуар для дождевой воды».
  62. ^ Уилсон и др. 2012, «3.3. Дефицит воды».
  63. ^ Ансионе, Г.; Сальзано, Э.; Маскио, Г.; Милаццо, М. (2014). «Уязвимость очистных сооружений к вулканическим явлениям, связанным с наукой». Химико-технологические операции . 36 : 433–438. дои : 10.3303/CET1436073.
  64. ^ Аб Уилсон и др. 2012, «4.1. Воздействие на сети канализации и ливневой канализации».
  65. ^ Прата, Фред; Роуз, Билл (2015). «Опасность вулканического пепла для авиации». Энциклопедия вулканов : 911–934. дои : 10.1016/B978-0-12-385938-9.00052-3. ISBN 9780123859389.
  66. ^ Данн, МГ; Уэйд, ДП (1994). «Влияние облаков вулканического пепла на газотурбинные двигатели». В Касадевалле, ТК (ред.). Вулканический пепел и авиационная безопасность; материалы Первого международного симпозиума «Вулканический пепел и авиационная безопасность» . Том. 2047. дои : 10.3133/b2047. hdl : 2027/uiug.30112085256557. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  67. ^ abc Саммондс, П.; МакГуайр, Б.; Эдвардс, С. (2010). Вулканическая опасность из Исландии: анализ и последствия извержения Эйяфьятлайокудля. Отчет Института по снижению риска и стихийных бедствий UCL. Архивировано из оригинала 30 июня 2012 г. Проверено 1 мая 2012 г.
  68. ^ аб Миллер, ТП; Касадевалл, Ти Джей (2000). «Опасность вулканического пепла для авиации». В Х., Сигурдссон; Б.Ф., Хоутон; СР, МакНатт; Х., Раймер; Дж., Стикс (ред.). Энциклопедия вулканов . Сан-Диего, США: Elsevier Inc., с. 1417.
  69. ^ Селф, С.; Уокер, Лаборатория реактивного движения (1994). «Облака пепла: характеристики столбов извержения». В Касадевалле, ТК (ред.). Вулканический пепел и авиационная безопасность; материалы Первого международного симпозиума «Вулканический пепел и авиационная безопасность» . Том. 2047. с. 73. дои : 10.3133/b2047. hdl : 2027/uiug.30112085256557. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  70. ^ "Предупреждение о вулканическом пепле в Исландии запрещает полеты в Великобритании" . Новости BBC онлайн. 15 апреля 2010 г. Проверено 15 апреля 2010 г.
  71. ^ «Проверка финского двигателя F-18 выявила воздействие вулканической пыли» . Flightglobal.com . Проверено 22 апреля 2010 г.
  72. ^ «Вулканический пепел обнаружен в двигателях самолетов RAF» . news.sky.com . Проверено 22 апреля 2010 г.
  73. ^ Элиссондо, М.; Бауманн, В.; Бонадонна, К.; Пистолези, М.; Чиони, Р.; Бертаньини, А.; Биасс, С.; Эрреро, JC; Гонсалес, Р. (8 сентября 2015 г.). «Хронология и последствия извержения Пуйеуэ-Кордон-Колле в 2011 году, Чили». Дискуссии о стихийных бедствиях и науках о системе Земли . 3 (9): 5383. Бибкод : 2015NHESD...3.5383E. doi : 10.5194/nhessd-3-5383-2015 .
  74. ^ Ltd, AIRES Pty. «Добро пожаловать». АЙРЕС . Проверено 7 марта 2019 г.
  75. ^ ЦСИРО. «Организация Содружества научных и промышленных исследований, правительство Австралии». www.csiro.au . Проверено 7 марта 2019 г.
  76. ^ ab «Больше никакого хаоса в самолетах из вулканического пепла?». Норвежский институт исследований воздуха. 4 декабря 2011 г.
  77. ^ Airbus (13 ноября 2013 г.), Обнаружение облаков вулканического пепла с помощью AVOID, заархивировано из оригинала 13 ноября 2021 г. , получено 7 марта 2019 г.
  78. ^ Дэвис, Алекс (16 ноября 2013 г.). «Airbus и EasyJet создали искусственное облако пепла, чтобы подготовиться к следующему извержению вулкана [ФОТО]». Бизнес-инсайдер Австралии . Проверено 7 марта 2019 г.
  79. ^ «Easyjet протестирует систему обнаружения вулканического пепла» . Би-би-си. 4 июня 2010 г.
  80. ^ Прата, AJ (9 мая 2016 г.). «Испытание искусственных облаков подтверждает обнаружение вулканического пепла с помощью инфракрасной спектральной визуализации». Научные отчеты . 6 : 25620. Бибкод : 2016NatSR...625620P. дои : 10.1038/srep25620. ISSN  2045-2322. ПМЦ 4860601 . ПМИД  27156701. 
  81. ^ Осенский, Дж. М.; Мур, Д.; Киблер, Дж.; Бенсимон, Д. (2013). «Международное сотрудничество между консультативными центрами по вулканическому пеплу: геопространственные инструменты для обеспечения гармонизации прогнозов на глобальных воздушных маршрутах». Тезисы осеннего собрания АГУ . 2013 : А34Е–06. Бибкод : 2013AGUFM.A34E..06O.
  82. ^ Гуффанти, М.; Мэйберри, Греция; Касадевалл, Ти Джей; Вундерман, Р. (2008). «Вулканическая опасность для аэропортов». Стихийные бедствия . 51 (2): 287–302. дои : 10.1007/s11069-008-9254-2. S2CID  128578092.
  83. ^ Уилсон и др., «5.2. Аэропорты».
  84. ^ МакНатт, SR; Уильямс, скорая помощь (2010). «Вулканическая молния: глобальные наблюдения и ограничения механизмов источника». Бюллетень вулканологии . 72 (10): 1153–1167. Бибкод : 2010BVol...72.1153M. дои : 10.1007/s00445-010-0393-4. S2CID  59522391.
  85. ^ Барнард, С. (2009). Уязвимость инфраструктуры жизнеобеспечения Новой Зеландии перед пеплопадом. дои : 10.26021/8108.
  86. ^ Гомес, Тереза; Таполькай, Янош; Эспозито, Кристиан; Хатчисон, Дэвид; Койперс, Фернандо; Рак, Яцек; де Соуза, Амаро; Иосифид, Афанасий; Траванка, Руи; Андре, Жоао; Хорхе, Луиза; Мартинс, Люсия; Угальде, Патрисия Ортис; Пасич, Алия; Пезарос, Димитриос; Жуэ, Симон; Секчи, Стефано; Торнаторе, Массимо (сентябрь 2016 г.). «Обзор стратегий сетей связи для защиты от крупномасштабных стихийных бедствий». 2016 8-й Международный семинар по проектированию и моделированию устойчивых сетей (RNDM) . стр. 11–22. дои : 10.1109/RNDM.2016.7608263. hdl : 10198/16636. ISBN 978-1-4673-9023-1. S2CID  11909843.
  87. ^ Аб Уилсон, Г.; Уилсон, ТМ; Коул, JW; Озе, К. (2012). «Уязвимость портативных компьютеров к вулканическому пеплу и газу». Стихийные бедствия . 63 (2): 711–736. дои : 10.1007/s11069-012-0176-7. S2CID  110998743.
  88. ^ Спенс, RJS; Кельман, И.; Бакстер, Пи Джей; Зуккаро, Дж.; Петраццуоли, С. (2005). «Жилой дом и уязвимость жильцов к падению тефры». Природные опасности и науки о системе Земли . 5 (4): 477–494. Бибкод : 2005NHESS...5..477S. doi : 10.5194/nhess-5-477-2005 .
  89. ^ Мэтьюз-Берд, Фрейзер; Брукс, Стивен Дж.; Гослинг, Уильям Д.; Гулливер, Полина; Мотес, Патрисия; Монтойя, Энкарни (декабрь 2017 г.). «Реакция водного сообщества на извержения вулканов на склоне Эквадора в Андах: данные палеоэкологических данных». Журнал палеолимнологии . 58 (4): 437–453. Бибкод : 2017JPall..58..437M. дои : 10.1007/s10933-017-0001-0. ПМК 6959416 . ПМИД  32009735. 
  90. ^ Ди Принцио, Сесилия Янина; Пеналуна, Брук; Греч, Марта Глэдис; Манзо, Лус Мария; Мизерендино, Мария Лаура; Казо, Рикардо (январь 2021 г.). «Влияние пепла вулкана Чайтен на восстановление, реколонизацию и численность местных и экзотических рыб». Наука об общей окружающей среде . 752 : 141864. Бибкод : 2021ScTEn.752n1864D. doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.141864. PMID  32890832. S2CID  221511705.
  91. ^ Фрогнер Кокум, Пол С.; Герберт, Роджер Б.; Гисласон, Сигурдур Р. (июль 2006 г.). «Разнообразная реакция экосистемы на вулканические аэрозоли». Химическая геология . 231 (1–2): 57–66. Бибкод :2006ЧГео.231...57Ф. doi :10.1016/j.chemgeo.2005.12.008.
  92. ^ Кук, Р.Дж.; Бэррон, Джей Си; Папендик, Род-Айленд; Уильямс, Дж.Дж. (1981). «Воздействие сельского хозяйства на извержения горы Сент-Хеленс». Наука . 211 (4477): 16–22. Бибкод : 1981Sci...211...16C. дои : 10.1126/science.211.4477.16. ПМИД  17731222.
  93. ^ Кронин, SJ; Хедли, MJ; Нилл, ВЕ; Смит, Р.Г. (1998). «Агрономическое воздействие выпадений тефры в результате извержений вулкана Руапеху в 1995 и 1996 годах, Новая Зеландия». Экологическая геология . 34 : 21–30. дои : 10.1007/s002540050253. S2CID  128901983.
  94. ^ Нилд, Дж.; О'Флаэрти, П.; Хедли, П.; Андервуд, Р.; Джонстон, DM; Кристенсон, Б.; Браун, П. (1998). «Восстановление сельского хозяйства после извержения вулкана: Технический документ MAF 99/2» (PDF) . Технический документ MAF 99/2 . Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2018 г. Проверено 1 мая 2012 г.
  95. ^ Ринальди, С.М.; Пиренбум, JP; Келли, ТК (декабрь 2001 г.). «Выявление, понимание и анализ взаимозависимостей критической инфраструктуры». Журнал IEEE Control Systems . 21 (6): 11–25. дои : 10.1109/37.969131.
  96. ^ «Кризис вулканического пепла обошелся авиакомпаниям в 2,2 миллиарда фунтов стерлингов» . Дейли Телеграф. 27 апреля 2010 г. Архивировано из оригинала 12 января 2022 г.
  97. ^ abc Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (1984). Смягчение ущерба общественным объектам от пеплопада: уроки, извлеченные из извержения горы Сент-Хеленс в 1980 году .
  98. ^ abc Хейс, Джош Л.; Уилсон, Томас М.; Мэгилл, Кристина (01 октября 2015 г.). «Уборка падения тефры в городских условиях». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 304 : 359–377. Бибкод : 2015JVGR..304..359H. doi :10.1016/j.jvolgeores.2015.09.014. hdl : 10092/11705 .
  99. ^ Хейс, Джош; Уилсон, Томас М.; Делинь, Наталья И.; Коул, Джим; Хьюз, Мэтью (6 января 2017 г.). «Модель для оценки требований по очистке от тефры в городских условиях». Журнал прикладной вулканологии . 6 (1). дои : 10.1186/s13617-016-0052-3 . ISSN  2191-5040.
  100. ^ Арайя Валенсуэла 2015, с. 80.
  101. ^ Уильямс, Мэтт (19 марта 2016 г.). «Каковы преимущества вулканов?». Вселенная сегодня . Проверено 17 декабря 2018 г.
  102. ^ Соланки, Зеетал (17 декабря 2018 г.). «5 радикальных материальных инноваций, которые будут формировать будущее». Стиль CNN . Проверено 17 декабря 2018 г.

Внешние ссылки