stringtranslate.com

Вулканический пепел

Вулканический пепел выбрасывается в атмосферу в виде вытянутого веера.
Облако пепла от извержения вулкана Чайтен в Чили в 2008 году, протянувшееся через Патагонию от Тихого до Атлантического океана.
Столб пепла, поднимающийся над Эйяфьятлайокудлем 17 апреля 2010 г.
Отложения вулканического пепла на припаркованном McDonnell Douglas DC-10-30 во время извержения вулкана Пинатубо в 1991 году . Хотя падающий пепел ведет себя подобно снегу , его собственный вес может нанести серьезный ущерб зданиям и транспортным средствам. В этом случае отложения вулканического пепла сместили центр тяжести авиалайнера, что привело к его положению на хвосте.
Из конуса вулкана поднимается густой столб 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 вулканических извержений и имеющих диаметр менее 2 мм (0,079 дюйма). [1] Термин «вулканический пепел» также часто в широком смысле используется для обозначения всех взрывных продуктов извержения (правильно называемых тефрой ), включая частицы размером более 2 мм. Вулканический пепел образуется во время взрывных вулканических извержений, когда растворенные в магме газы расширяются и бурно вырываются в атмосферу. Сила газов разрушает магму и выталкивает ее в атмосферу, где она затвердевает во фрагменты вулканической породы и стекла. Пепел также образуется, когда магма вступает в контакт с водой во время фреатомагматических извержений , заставляя воду взрывообразно испаряться, что приводит к разрушению магмы. Оказавшись в воздухе, пепел переносится ветром на тысячи километров.

Из-за своего широкого распространения пепел может оказывать ряд последствий для общества, включая здоровье животных и людей, нарушение работы авиации, нарушение работы критической инфраструктуры (например, систем электроснабжения, телекоммуникаций, сетей водоснабжения и канализации, транспорта), основных отраслей промышленности (например, сельского хозяйства), зданий и сооружений.

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 черного колпака объектива камеры составляет 58 мм (2,3 дюйма).

Вулканический пепел образуется во время взрывных вулканических извержений и фреатомагматических извержений [2] , а также может образовываться во время переноса в пирокластических плотных потоках [3] .

Взрывные извержения происходят, когда магма декомпрессируется по мере подъема, позволяя растворенным летучим веществам (в основном воде и углекислому газу ) выделяться в пузырьки газа. [4] По мере того, как образуется больше пузырьков, образуется пена, которая уменьшает плотность магмы, ускоряя ее движение вверх по каналу. Фрагментация происходит, когда пузырьки занимают ~70–80 об.% извергающейся смеси. [5] Когда происходит фрагментация, бурно расширяющиеся пузырьки разрывают магму на фрагменты, которые выбрасываются в атмосферу , где они затвердевают в частицы пепла. Фрагментация является очень эффективным процессом образования пепла и способна генерировать очень мелкий пепел 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, которая значительно горячее точки кипения воды, вступает в контакт с водой, образуется изолирующая паровая пленка ( эффект Лейденфроста ). [7] В конечном итоге эта паровая пленка разрушается, что приводит к прямому соединению холодной воды и горячей магмы. Это увеличивает теплопередачу, что приводит к быстрому расширению воды и фрагментации магмы на мелкие частицы, которые впоследствии выбрасываются из жерла вулкана. Фрагментация вызывает увеличение площади контакта между магмой и водой, создавая механизм обратной связи, [7] приводящий к дальнейшей фрагментации и образованию мелких частиц пепла.

Пирокластические потоки плотности также могут производить частицы пепла. Они обычно производятся при обрушении купола лавы или обрушении колонны извержения . [8] В пирокластических потоках плотности происходит истирание частиц , когда частицы сильно сталкиваются, что приводит к уменьшению размера зерен и образованию мелкозернистых частиц пепла. Кроме того, пепел может производиться во время вторичной фрагментации фрагментов пемзы из-за сохранения тепла в потоке. [9] Эти процессы производят большие количества очень мелкозернистого пепла, который удаляется из пирокластических потоков плотности в пепловых шлейфах коигнимбритов.

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

Характеристики

Вулканический пепел от извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году

Химический

Типы минералов, присутствующих в вулканическом пепле, зависят от химии 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 вулканических извержений, чаще всего объясняются с точки зрения содержания в них кремнезема. Низкоэнергетические извержения базальта производят характерно темный пепел, содержащий ~45–55% кремнезема, который, как правило, богат железом (Fe) и магнием (Mg). Наиболее взрывные извержения риолитов производят фельзитовый пепел с высоким содержанием кремнезема (>69%), в то время как другие типы пепла с промежуточным составом (например, андезит или дацит ) имеют содержание кремнезема от 55 до 69%.

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

Давно известно, что ряд сульфатных и галогенидных (в первую очередь хлоридных и фторидных ) соединений легко мобилизуются из свежего вулканического пепла. [13] [14] Считается наиболее вероятным, что эти соли образуются в результате быстрого кислотного растворения частиц пепла в шлейфах извержений , что, как полагают, поставляет катионы , участвующие в отложении сульфатных и галогенидных солей . [15]

Хотя в свежих зольных выщелачивающих продуктах было обнаружено около 55 ионных видов , [12] наиболее распространенными обычно являются катионы Na + , K + , Ca 2+ и Mg 2+ , а также анионы Cl − , F − и SO 4 2− . [12] [14] Молярные соотношения между ионами, присутствующими в выщелачивающих продуктах, позволяют предположить, что во многих случаях эти элементы присутствуют в виде простых солей, таких как NaCl и CaSO 4 . [12] [16] [17] [18] В ходе эксперимента по последовательному выщелачиванию золы извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году было обнаружено, что наиболее легко растворимыми являются хлоридные соли , за которыми следуют сульфатные соли [16] Фторидные соединения, как правило, плохо растворимы (например, CaF 2 , MgF 2 ) , за исключением фторидных солей щелочных металлов и соединений, таких как гексафторсиликат кальция (CaSiF 6 ). [19] pH свежих зольных выщелачиваний сильно варьируется в зависимости от присутствия кислого газового конденсата (в первую очередь, как следствие газов SO 2 , HCl и HF в шлейфе извержения) на поверхности золы.

Кристаллическая твердая структура солей действует скорее как изолятор, чем как проводник . [20] [21] [22] [23] Однако, как только соли растворяются в растворе источником влаги (например, туманом, дымкой, небольшим дождем и т. д.), пепел может стать едким и электропроводящим. 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 значительные 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 витрических (стеклянистых, некристаллических), кристаллических или литических (немагматических) частиц. Пепел, образующийся во время магматических извержений с низкой вязкостью (например, гавайские и стромболианские базальтовые извержения), производит ряд различных пирокластов в зависимости от процесса извержения. Например, пепел, собранный из гавайских лавовых фонтанов, состоит из пирокластов сидеромелана (светло-коричневое базальтовое стекло), которые содержат микролиты (мелкие кристаллы закалки, не путать с редким минералом микролитом ) и вкрапленники . Чуть более вязкие извержения базальта (например, стромболианские) образуют различные пирокласты от нерегулярных капель сидеромелана до глыбового тахилита (черные или темно-коричневые микрокристаллические пирокласты). Напротив, большая часть высококремнистой золы (например, риолит) состоит из измельченных продуктов пемзы (стеклянные осколки), отдельных вкрапленников (кристаллическая фракция) и некоторых литических фрагментов ( ксенолитов ). [24]

Пепел, образующийся во время фреатических извержений, в основном состоит из гидротермально измененных литических и минеральных фрагментов, обычно в глинистой матрице. Поверхности частиц часто покрыты агрегатами кристаллов цеолита или глины, и только реликтовые текстуры остаются для идентификации типов пирокластов. [24]

Морфология

Изображение пепла, образовавшегося в результате извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году, штат Вашингтон, полученное с помощью светового микроскопа.

Морфология (форма) вулканического пепла контролируется множеством различных извержений и кинематических процессов. [24] [25] Извержения магм с низкой вязкостью (например, базальта) обычно образуют частицы в форме капель. Эта форма капель частично контролируется поверхностным натяжением , ускорением капель после того, как они покидают жерло, и трением воздуха. Формы варьируются от идеальных сфер до множества скрученных, удлиненных капель с гладкими, жидкими поверхностями. [25]

Морфология пепла извержений магм высокой вязкости (например, риолитов, дацитов и некоторых андезитов) в основном зависит от формы пузырьков в поднимающейся магме до распада. Пузырьки образуются в результате расширения магматического газа до затвердевания магмы. Частицы пепла могут иметь различную степень пузырьковости, а пузырьковые частицы могут иметь чрезвычайно высокое отношение площади поверхности к объему. [24] Вогнутости, желоба и трубки, наблюдаемые на поверхностях зерен, являются результатом разрушения стенок пузырьков. [25] Частицы витрического пепла извержений магм высокой вязкости обычно представляют собой угловатые, пузырьковые пемзовидные фрагменты или тонкие фрагменты со стенками пузырьков, в то время как литические фрагменты в вулканическом пепле обычно имеют изометричную или угловатую или полуокруглую форму. Литологическая морфология золы обычно определяется механическими свойствами вмещающей породы, разрушаемой в результате откола или взрывного расширения газов в магме по мере ее выхода на поверхность.

Морфология частиц пепла от фреатомагматических извержений контролируется напряжениями внутри охлажденной магмы, которые приводят к фрагментации стекла с образованием небольших блочных или пирамидальных частиц стеклянного пепла. [24] Форма и плотность пузырьков играют лишь незначительную роль в определении формы зерен во фреатомагматических извержениях. При таком извержении поднимающаяся магма быстро охлаждается при контакте с грунтовыми или поверхностными водами. Напряжения внутри «закаленной» магмы вызывают фрагментацию на пять доминирующих типов форм пирокластов: (1) блочные и изометричные; (2) пузырчатые и нерегулярные с гладкими поверхностями; (3) моховидные и извитые; (4) сферические или каплевидные; и (5) пластинчатые.

Плотность

Плотность отдельных частиц варьируется в зависимости от извержения. Плотность вулканического пепла варьируется от 700 до 1200 кг/м3 для пемзы, 2350–2450 кг/м3 для стеклянных осколков, 2700–3300 кг/м3 для кристаллов и 2600–3200 кг/м3 для литических частиц. [26] Поскольку более крупные и плотные частицы откладываются близко к источнику, мелкие стеклянные и пемзовые осколки относительно обогащены отложениями пепла в отдаленных местах. [27] Высокая плотность и твердость (~5 по шкале твердости Мооса ) вместе с высокой степенью угловатости делают некоторые типы вулканического пепла (особенно те, которые содержат большое количество кремнезема) очень абразивными.

Размер зерна

Распределение гранулометрического состава вулканического пепла от четырех вулканических извержений

Вулканический пепел состоит из частиц (пирокластов) диаметром менее 2 мм (частицы размером более 2 мм классифицируются как лапилли ), [1] и могут быть такими мелкими, как 1 мкм. [10] Общее распределение размеров зерен пепла может сильно различаться в зависимости от состава магмы. Было сделано мало попыток соотнести характеристики размера зерен месторождения с характеристиками события, которое его произвело, хотя некоторые прогнозы сделать можно. Риолитовые магмы, как правило, производят более мелкозернистый материал по сравнению с базальтовыми магмами из-за более высокой вязкости и, следовательно, взрывчатости. Доли мелкой золы выше для кремниевых эксплозивных извержений, вероятно, потому, что размер пузырьков в предэруптивной магме меньше, чем в мафических магмах. [1] Имеются убедительные доказательства того, что пирокластические потоки производят большое количество мелкого пепла путем 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]

Рассеивание

Столб пепла, поднимающийся с горы Редаут после извержения 21 апреля 1990 года.

Частицы пепла включаются в колонны извержения, поскольку они выбрасываются из жерла с высокой скоростью. Первоначальный импульс от извержения толкает колонну вверх. По мере того, как воздух втягивается в колонну, объемная плотность уменьшается, и она начинает плавуче подниматься в атмосферу. [8] В точке, где объемная плотность колонны такая же, как и в окружающей атмосфере, колонна перестанет подниматься и начнет двигаться вбок. Боковое рассеивание контролируется преобладающими ветрами, и пепел может осаждаться на расстоянии от сотен до тысяч километров от вулкана, в зависимости от высоты колонны извержения, размера частиц пепла и климатических условий (особенно направления ветра, силы и влажности). [28]

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

Выпадение пепла происходит сразу после извержения и контролируется плотностью частиц. Сначала крупные частицы выпадают вблизи источника. Затем следует выпадение аккреционных лапилли , что является результатом агломерации частиц внутри колонны. [29] Выпадение пепла менее концентрировано на последних стадиях, поскольку колонна движется по ветру. Это приводит к образованию отложений пепла, толщина и размер зерен которых обычно экспоненциально уменьшаются с увеличением расстояния от вулкана. [30] Мелкие частицы пепла могут оставаться в атмосфере в течение нескольких дней или недель и рассеиваться высотными ветрами. Эти частицы могут влиять на авиационную промышленность (см. раздел воздействий) и, в сочетании с частицами газа, могут влиять на глобальный климат.

Шлейфы вулканического пепла могут образовываться над пирокластическими плотными потоками. Они называются ко-игнимбритовыми шлейфами. По мере того, как пирокластические плотные потоки удаляются от вулкана, более мелкие частицы удаляются из потока путем элютриации и образуют менее плотную зону, лежащую над основным потоком. Затем эта зона увлекает за собой окружающий воздух, и образуется плавучий ко-игнимбритовый шлейф. Эти шлейфы, как правило, имеют более высокую концентрацию мелких частиц пепла по сравнению со шлейфами магматических извержений из-за абразивного износа в пирокластическом плотном потоке. [1]

Воздействия

Слепок жертвы извержения Везувия в 79 году н.э., Помпеи , Италия

Рост населения привел к постепенному проникновению городской застройки в районы с более высоким уровнем риска, ближе к вулканическим центрам, что увеличило подверженность людей выпадению вулканического пепла. [31]

Прямое воздействие вулканического пепла на здоровье человека обычно кратковременно и умеренно для людей с нормальным здоровьем, хотя длительное воздействие потенциально представляет определенный риск силикоза у незащищенных работников. [32] Большую обеспокоенность вызывает воздействие вулканического пепла на инфраструктуру, имеющую решающее значение для поддержки современных обществ, особенно в городских районах, где высокая плотность населения создает высокий спрос на услуги. [33] [31] Несколько недавних извержений продемонстрировали уязвимость городских районов , которые получили всего несколько миллиметров или сантиметров вулканического пепла. [34] [35] [36] [37] [38] Этого было достаточно, чтобы вызвать нарушение работы транспорта, [39] электричества , [40] воды , [41] [42] канализации и ливневых систем. [43] Расходы были понесены из-за нарушения работы бизнеса, замены поврежденных деталей и застрахованных убытков. Воздействие пепла на критическую инфраструктуру также может вызвать множественные побочные эффекты, которые могут нарушить работу многих различных секторов и служб. [44]

Выпадение вулканического пепла является физически, социально и экономически разрушительным. [45] Вулканический пепел может влиять как на ближайшие районы, так и на районы, находящиеся на расстоянии многих сотен километров от источника, [46] и вызывает сбои и потери в самых разных секторах инфраструктуры. Воздействия зависят от: толщины пеплопада; размера зерна и химического состава пепла; является ли пепел влажным или сухим; продолжительности пеплопада; и любых мер готовности , управления и предотвращения (смягчения), применяемых для снижения последствий от пеплопада. Различные секторы инфраструктуры и общества страдают по-разному и уязвимы для ряда воздействий или последствий. Они обсуждаются в следующих разделах. [31]

Здоровье людей и животных

Известно, что частицы пепла диаметром менее 10 мкм, взвешенные в воздухе, вдыхаются, и люди, подвергшиеся воздействию пеплопадов, испытывали респираторный дискомфорт, затрудненное дыхание, раздражение глаз и кожи, а также симптомы со стороны носа и горла. [47] Большинство из этих эффектов носят краткосрочный характер и не считаются представляющими значительный риск для здоровья людей без ранее существовавших респираторных заболеваний . [32] Влияние вулканического пепла на здоровье зависит от размера зерна, 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 пепла диаметром менее 10 мкм, известная как PM 10 . Социальный контекст также может иметь значение.

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

Уровни воздействия свободного кристаллического кремнезема в золе обычно используются для характеристики риска силикоза в профессиональных исследованиях (для людей, которые работают в горнодобывающей промышленности, строительстве и других отраслях), поскольку он классифицируется как канцероген для человека Международным агентством по изучению рака . Были созданы нормативные значения для воздействия, но с неясным обоснованием; нормативы Великобритании для твердых частиц в воздухе (PM10) составляют 50 мкг/м 3 , а нормативы США для воздействия кристаллического кремнезема составляют 50 мкг/м 3 . [32] Считается, что нормативные значения уровней воздействия могут быть превышены в течение коротких периодов времени без существенных последствий для здоровья населения в целом. [47]

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

Проглатывание пепла

Для поверхностных источников воды, таких как озера и водохранилища, объем, доступный для разбавления ионных видов, выщелоченных из золы, обычно велик. Наиболее распространенные компоненты зольных выщелачиваний (Ca, Na, Mg, K, Cl, F и SO 4 ) встречаются естественным образом в значительных концентрациях в большинстве поверхностных вод и, следовательно, не сильно подвержены влиянию вулканического пепла, а также не представляют большой опасности для питьевой воды, за исключением фтора . Элементы железо , марганец и алюминий обычно обогащаются по сравнению с фоновыми уровнями вулканическим пеплом. Эти элементы могут придавать воде металлический привкус и вызывать красные, коричневые или черные пятна на белой посуде, но не считаются риском для здоровья. Известно, что вулканические выпадения пепла не вызывали проблем в водоснабжении из-за токсичных микроэлементов, таких как ртуть (Hg) и свинец (Pb), которые встречаются в очень низких концентрациях в зольных выщелачивателях. [42]

Проглатывание золы может быть вредным для скота , вызывая истирание зубов, а в случаях высокого содержания фтора , отравление фтором (токсично при уровнях >100 мкг/г) для пастбищных животных. [48] Известно, что извержение вулкана Лаки в Исландии в 1783 году привело к отравлению фтором у людей и скота в результате химии золы и газа, которые содержали высокие уровни фтористого водорода . После извержений вулкана Руапеху в Новой Зеландии в 1995/96 годах две тысячи овец и ягнят погибли после того, как заболели флюорозом во время выпаса на земле, где выпало всего 1–3 мм пепла. [48] Симптомы флюороза у крупного рогатого скота, подвергшегося воздействию золы, включают коричнево-желтые или зелено-черные пятна на зубах и повышенную чувствительность к давлению в ногах и спине. [49] Проглатывание золы также может вызвать желудочно-кишечную закупорку. [37] Овцы, проглотившие пепел от извержения вулкана Маунт-Хадсон в Чили в 1991 году, страдали от диареи и слабости.

Другие воздействия на скот

Пепел, накапливающийся в шерсти овец , может значительно увеличить вес, что приведет к усталости и тому, что овцы не смогут встать. Дождь может стать причиной значительной нагрузки, поскольку он увеличивает вес пепла. [50] Куски шерсти могут отпадать, а оставшаяся шерсть на овцах может оказаться бесполезной, поскольку плохое питание, связанное с извержениями вулканов, влияет на качество волокна. [50] Поскольку обычные пастбища и растения покрываются вулканическим пеплом во время извержения, некоторые виды скота могут начать есть все, что есть, включая токсичные растения. [51] Имеются сообщения о том, что у коз и овец в Чили и Аргентине случаются естественные аборты в связи с извержениями вулканов. [52]

Инфраструктура

Электричество

Возгорание электроизолятора, вызванное загрязнением вулканическим пеплом

Вулканический пепел может нарушить работу систем электроснабжения на всех уровнях генерации, преобразования, передачи и распределения электроэнергии. Существует четыре основных вида воздействия, возникающих из-за загрязнения пеплом аппаратуры, используемой в процессе подачи электроэнергии: [53]

Если результирующий ток короткого замыкания достаточно высок, чтобы сработать автоматический выключатель , то произойдет сбой в работе. Вызванный золой пробой через изоляцию трансформатора (вводы) может сжечь, вытравить или растрескать изоляцию без возможности восстановления и привести к сбою в подаче электроэнергии. [54]

Запасы питьевой воды

Водяная турбина Агоянской ГЭС разрушена водой, содержащей вулканический пепел

Системы, питаемые грунтовыми водами, устойчивы к воздействию пеплопада, хотя пепел, находящийся в воздухе, может помешать работе насосов на устье скважины. Отключения электроэнергии, вызванные пеплопадом, также могут нарушить работу насосов с электроприводом, если нет резервной генерации. [58]

Физическое воздействие пеплопада может повлиять на работу водоочистных сооружений. Пепел может заблокировать водозаборные сооружения, вызвать серьезные абразивные повреждения рабочих колес насосов и перегрузить двигатели насосов. [58] Пепел может попасть в системы фильтрации, такие как открытые песчаные фильтры, как путем прямого выпадения, так и через заборные воды. В большинстве случаев для управления последствиями пеплопада потребуется усиленное техническое обслуживание, но перерывов в обслуживании не будет. [59]

Последним этапом очистки питьевой воды является дезинфекция, гарантирующая, что конечная питьевая вода не содержит инфекционных микроорганизмов. Поскольку взвешенные частицы (мутность) могут стать субстратом для роста микроорганизмов и защитить их от дезинфекции, крайне важно, чтобы процесс очистки воды достиг хорошего уровня удаления взвешенных частиц. Хлорирование может потребоваться увеличить для обеспечения адекватной дезинфекции. [60]

Многие домохозяйства и некоторые небольшие общины полагаются на дождевую воду для своего питьевого водоснабжения. Крышные системы очень уязвимы к загрязнению пеплопадом, так как они имеют большую площадь поверхности относительно объема резервуара для хранения. В этих случаях выщелачивание химических загрязняющих веществ из пеплопада может стать риском для здоровья, и пить воду не рекомендуется. Перед пеплопадом водосточные трубы должны быть отключены, чтобы защитить воду в резервуаре. Еще одна проблема заключается в том, что поверхностное покрытие свежего вулканического пепла может быть кислым. В отличие от большинства поверхностных вод, дождевая вода, как правило, имеет очень низкую щелочность (способность нейтрализовать кислоту), и, таким образом, пеплопад может подкислять воду в резервуаре. Это может привести к проблемам с плюмборастворимостью , когда вода более агрессивна по отношению к материалам, с которыми она вступает в контакт. Это может быть особой проблемой, если на крыше используются гвозди со свинцовыми шляпками или свинцовая облицовка, а также для медных труб и других металлических сантехнических фитингов. [61]

Во время выпадений пепла обычно предъявляются большие требования к водным ресурсам для очистки, что может привести к дефициту. Дефицит ставит под угрозу ключевые услуги, такие как пожаротушение, и может привести к нехватке воды для гигиены, санитарии и питья. Муниципальным властям необходимо тщательно контролировать и управлять этим спросом на воду, и, возможно, им придется рекомендовать населению использовать методы очистки, которые не используют воду (например, уборка метлами вместо шлангов). [62]

Очистка сточных вод

Сети сточных вод могут получить повреждения, аналогичные повреждениям сетей водоснабжения. Очень сложно исключить попадание золы в канализационную систему. Наибольшему риску подвержены системы с комбинированными линиями ливневой воды/канализации. Зола попадет в канализационные линии, где есть приток/инфильтрация ливневой воды через незаконные соединения (например, из водосточных труб на крыше), перекрестные соединения, вокруг крышек люков или через отверстия и трещины в канализационных трубах. [63] [64]

Сточные воды, содержащие золу, попадая на очистные сооружения, скорее всего, приведут к выходу из строя механического предварительного оборудования для скрубберов, таких как ступенчатые или вращающиеся экраны. Проникающая дальше в систему зола осядет и снизит производительность биологических реакторов, а также увеличит объем шлама и изменит его состав. [64]

Самолеты

Основной ущерб, который получают самолеты, летящие в облаке вулканического пепла, — это абразивное истирание поверхностей, обращенных вперед, таких как лобовое стекло и передние кромки крыльев, а также накопление пепла в отверстиях поверхности, включая двигатели. [65] Абразия лобовых стекол и посадочных фар ухудшает видимость, заставляя пилотов полагаться на свои приборы. Однако некоторые приборы могут давать неверные показания, поскольку датчики (например, трубки Пито ) могут быть забиты пеплом. Попадание пепла в двигатели вызывает абразивное повреждение лопаток вентилятора компрессора. Пепел разъедает острые лопатки в компрессоре, снижая его эффективность. Пепел плавится в камере сгорания, образуя расплавленное стекло. Затем пепел затвердевает на лопатках турбины, блокируя поток воздуха и вызывая остановку двигателя. [66]

Состав большей части пепла таков, что его температура плавления находится в пределах рабочей температуры (>1000 °C) современных больших реактивных двигателей . [67] Степень воздействия зависит от концентрации пепла в шлейфе, продолжительности времени, которое самолет проводит в шлейфе, и действий, предпринимаемых пилотами. Критически важно, что плавление пепла, особенно вулканического стекла, может привести к накоплению повторно затвердевшего пепла на направляющих лопатках сопла турбины, что приведет к срыву компрессора и полной потере тяги двигателя. [68] Стандартная процедура системы управления двигателем при обнаружении возможного срыва заключается в увеличении мощности, что усугубит проблему. Пилотам рекомендуется снизить мощность двигателя и быстро выйти из облака, выполнив нисходящий разворот на 180°. [68] Вулканические газы, которые присутствуют в облаках пепла, также могут вызывать повреждение двигателей и акриловых ветровых стекол и могут сохраняться в стратосфере в виде почти невидимого аэрозоля в течение длительных периодов времени. [69]

Происшествие

Существует множество случаев повреждения реактивных самолетов в результате столкновения с пеплом. 24 июня 1982 года Boeing 747-236B авиакомпании British Airways ( рейс 9 ) пролетел через облако пепла от извержения вулкана Галунггунг в Индонезии, что привело к отказу всех четырех двигателей. Самолет снизился на 24 000 футов (7300 м) за 16 минут, прежде чем двигатели перезапустились, что позволило самолету совершить аварийную посадку. 15 декабря 1989 года Boeing 747-400 авиакомпании KLM ( рейс 867 ) также потерял мощность всех четырех двигателей после полета в облако пепла с вулкана Редаут на Аляске . После падения с высоты 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-х годах в результате извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году коммерческим самолетам был нанесен ущерб на сумму 100 миллионов долларов США (некоторые в воздухе, другие на земле) . [67]

В апреле 2010 года воздушное пространство по всей Европе было затронуто, и многие рейсы были отменены , что было беспрецедентным случаем, из-за наличия вулканического пепла в верхних слоях атмосферы в результате извержения исландского вулкана Эйяфьятлайокудль . [70] 15 апреля 2010 года финские ВВС прекратили тренировочные полеты, когда были обнаружены повреждения от попадания вулканической пыли в двигатели одного из истребителей Boeing F-18 Hornet . [71] В июне 2011 года были аналогичные закрытия воздушного пространства в Чили, Аргентине, Бразилии, Австралии и Новой Зеландии после извержения вулкана Пуйеуэ-Кордон Каулье в Чили. [72]

Обнаружение
Освещение 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 нет бортовых приборов для их обнаружения. Тем не менее, новая система под названием Airborne Volcanic Object Infrared Detector (AVOID) была недавно разработана доктором Фредом Пратой [73] во время работы в CSIRO Australia [74] и Норвежском институте исследований воздуха , которая позволит пилотам обнаруживать пепловые шлейфы на расстоянии до 60 км (37 миль) впереди и безопасно облетать их. [75] Система использует две инфракрасные камеры с быстрой выборкой, установленные на обращенной вперед поверхности, которые настроены на обнаружение вулканического пепла. Эта система может обнаруживать концентрации пепла от <1 мг/м 3 до > 50 мг/м 3 , давая пилотам предупреждение примерно за 7–10 минут. [75] Камера была испытана [76] [77] авиакомпанией easyJet , [78] AIRBUS и Nicarnica Aviation (соучредителем которой является доктор Фред Прата). Результаты показали, что система может работать на расстоянии около 60 км и до 10 000 футов [79] , но не выше без некоторых существенных модификаций.

Кроме того, для обнаружения облаков пепла можно использовать наземные и спутниковые изображения, радары и лидары . Эта информация передается между метеорологическими агентствами, вулканическими обсерваториями и авиакомпаниями через Консультационные центры по вулканическому пеплу (VAAC) . Для каждого из девяти регионов мира существует один VAAC. VAAC могут выпускать рекомендации, описывающие текущую и будущую протяженность облака пепла. [80]

Системы аэропортов

Вулканический пепел влияет не только на работу в полете, но и на наземные операции в аэропортах. Небольшие скопления пепла могут ухудшить видимость, сделать взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки скользкими, проникнуть в системы связи и электроснабжения, нарушить работу наземных служб, повредить здания и припаркованные самолеты. [81] Скопление пепла размером более нескольких миллиметров требует удаления, прежде чем аэропорты смогут возобновить полноценную работу. Пепел не исчезает (в отличие от снегопадов) и должен быть утилизирован таким образом, чтобы предотвратить его повторное перемещение ветром и самолетами. [82]

Наземные перевозки

Пепел может нарушить транспортные системы на больших территориях на часы или дни, включая дороги и транспортные средства, железные дороги и порты и судоходство. Падающий пепел ухудшит видимость, что может сделать вождение трудным и опасным. [26] Кроме того, быстро движущиеся автомобили будут поднимать пепел, создавая клубящиеся облака, которые увековечивают постоянные опасности видимости. Накопления пепла ухудшат сцепление, особенно при намокании, и покроют дорожную разметку. [26] Мелкозернистый пепел может проникать в отверстия в автомобилях и истирать большинство поверхностей, особенно между движущимися частями. Воздушные и масляные фильтры будут засоряться, требуя частой замены. Железнодорожный транспорт менее уязвим, и сбои в основном вызваны ухудшением видимости. [26]

Морской транспорт также может быть затронут вулканическим пеплом. Пепел, выпавший в двигатель, заблокирует воздушные и масляные фильтры и истерет любые движущиеся части. Навигация будет затронута снижением видимости во время пеплопада. Пузыристый пепел ( пемза и шлак ) будет плавать на поверхности воды в «пемзовых плотах», которые могут быстро засорить водозаборники, что приведет к перегреву оборудования. [26]

Коммуникации

Телекоммуникационные и вещательные сети могут быть затронуты вулканическим пеплом следующим образом: ослабление и снижение силы сигнала; повреждение оборудования; и перегрузка сети из-за спроса пользователя. Ослабление сигнала из-за вулканического пепла недостаточно хорошо документировано; однако были сообщения о нарушении связи после извержения Суртсея в 1969 году и извержения вулкана Пинатубо в 1991 году. Исследования новозеландской инженерной группы Auckland Engineering Lifelines Group теоретически определили, что воздействие пепла на телекоммуникационные сигналы будет ограничено низкочастотными службами, такими как спутниковая связь . [37] Помехи сигналам также могут быть вызваны молнией, поскольку она часто генерируется в шлейфах вулканических извержений. [83]

Телекоммуникационное оборудование может быть повреждено из-за прямого падения пепла. Большинству современного оборудования требуется постоянное охлаждение с помощью кондиционеров . Они подвержены засорению пеплом, что снижает их эффективность охлаждения. [84] Сильные падения пепла могут привести к разрушению телекоммуникационных линий, мачт, кабелей, антенн, антенных тарелок и вышек из-за нагрузки пеплом. Влажный пепел также может вызвать ускоренную коррозию металлических компонентов. [37]

Отчеты о недавних извержениях показывают, что наибольшим нарушением работы сетей связи является перегрузка из-за высокого спроса со стороны пользователей. [26] Это характерно для многих стихийных бедствий. [85]

Компьютеры

Компьютеры могут быть затронуты вулканическим пеплом, их функциональность и удобство использования могут снизиться во время пеплопада, но маловероятно, что они полностью выйдут из строя. [86] Наиболее уязвимыми компонентами являются механические компоненты, такие как вентиляторы охлаждения , CD-приводы , клавиатура , мыши и сенсорные панели . Эти компоненты могут быть забиты мелкозернистым пеплом, что приведет к их прекращению работы; однако большинство из них можно восстановить до рабочего состояния путем очистки сжатым воздухом. Влажный пепел может вызвать короткое замыкание в настольных компьютерах; однако, это не повлияет на ноутбуки. [86]

Здания и сооружения

Повреждения зданий и сооружений могут варьироваться от полного или частичного обрушения крыши до менее катастрофического повреждения внешних и внутренних материалов. Воздействия зависят от толщины золы, является ли она влажной или сухой, конструкции крыши и здания и того, сколько золы попадает внутрь здания. Удельный вес золы может значительно варьироваться, а дождь может увеличить его на 50–100%. [10] Проблемы, связанные с нагрузкой золы, аналогичны проблемам со снегом; однако, зола более серьезна, поскольку 1) нагрузка от золы, как правило, намного больше, 2) зола не тает и 3) зола может засорять и повреждать водостоки, особенно после дождя. Воздействия от нагрузки золы зависят от конструкции и конструкции здания, включая уклон крыши, строительные материалы, пролет крыши и опорную систему, а также возраст и обслуживание здания. [10] Обычно плоские крыши более подвержены повреждениям и обрушению, чем крыши с крутыми скатами. Крыши из гладких материалов (листовой металл или стекло) более склонны к выбросу пепла, чем крыши из грубых материалов (солома, асфальт или деревянная черепица). Обрушение крыши может привести к массовым травмам и смертям, а также повреждению имущества. Например, обрушение крыш из-за пепла во время извержения вулкана Пинатубо 15 июня 1991 года унесло жизни около 300 человек. [87]

Окружающая среда и сельское хозяйство

Вулканический пепел может оказать пагубное воздействие на окружающую среду, которое трудно предсказать из-за большого разнообразия экологических условий, существующих в зоне выпадения пепла. Естественные водные пути могут быть затронуты так же, как и городские сети водоснабжения. Пепел увеличит мутность воды, что может уменьшить количество света, достигающего более низких глубин, что может подавить рост подводных водных растений и, следовательно, повлиять на виды, которые зависят от них, такие как рыба и моллюски . [88] Высокая мутность также может повлиять на способность жабр рыб поглощать растворенный кислород . [89] Также произойдет подкисление, что снизит pH воды и повлияет на фауну и флору, живущую в окружающей среде. Загрязнение фторидом произойдет, если пепел содержит высокие концентрации фторида. [90]

Накопление пепла также повлияет на пастбища, растения и деревья, которые являются частью садоводческой и сельскохозяйственной отраслей. Тонкие пепловые выпадения (<20 мм) могут отпугнуть скот от еды, а также могут подавлять транспирацию и фотосинтез и изменять рост. Может быть увеличение производства пастбищ из-за эффекта мульчирования и небольшого эффекта удобрения, как это произошло после извержений вулкана Сент-Хеленс в 1980 году и вулкана Руапеху в 1995/96 годах. [91] [92] Более сильные выпадения полностью покроют пастбища и почву, что приведет к гибели пастбищ и стерилизации почвы из-за недостатка кислорода. Выживаемость растений зависит от толщины пепла, химии пепла, уплотнения пепла, количества осадков, продолжительности захоронения и длины стеблей растений во время выпадения пепла. [10]

Обезлиственные и упавшие деревья на хребте Винди-Ридж, гора Сент-Хеленс , 22 года спустя после извержения 1980 года.

Молодые леса (деревья <2 лет) наиболее подвержены риску пеплопадов и, скорее всего, будут уничтожены отложениями пепла >100 мм. [93] Пеплопад вряд ли убьет взрослые деревья, но нагрузка пепла может сломать большие ветви во время сильных пеплопадов (>500 мм). Также может произойти дефолиация деревьев, особенно если в пеплопаде присутствует грубый пепловый компонент. [10]

Реабилитация земли после выпадения пепла может быть возможна в зависимости от толщины отложения пепла. Реабилитационная обработка может включать: прямой посев отложения; смешивание отложения с погребенной почвой; соскребание отложения пепла с поверхности земли; и нанесение нового верхнего слоя почвы на отложение пепла. [37]

Взаимозависимость

Взаимозависимость последствий выпадения вулканического пепла в результате извержения вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году

Критическая инфраструктура и инфраструктурные услуги жизненно важны для функционирования современного общества, чтобы обеспечить: медицинскую помощь, полицию, аварийные службы и жизненно важные линии, такие как вода, сточные воды, а также электроэнергия и транспортные линии. Часто критические объекты сами зависят от таких линий жизни для работоспособности, что делает их уязвимыми как для прямого воздействия опасного события, так и для косвенного воздействия от нарушения жизненно важных линий. [94]

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

Извержение Эйяфьятлайокудля в Исландии в 2010 году подчеркнуло влияние выпадения вулканического пепла на современное общество и нашу зависимость от функциональности инфраструктурных услуг. Во время этого события авиационная отрасль понесла убытки от перерывов в работе в размере 1,5–2,5 млрд евро из-за закрытия европейского воздушного пространства на шесть дней в апреле 2010 года и последующих закрытий в мае 2010 года. [95] Известно также, что выпадение пепла в результате этого события привело к местным потерям урожая в сельскохозяйственных отраслях, потерям в туристической отрасли, разрушению дорог и мостов в Исландии (в сочетании с талой ледниковой водой) и расходам, связанным с чрезвычайным реагированием и очисткой. Однако по всей Европе были дополнительные потери, связанные с нарушением путешествий, страховой отрасли, почтовой службы, а также импорта и экспорта по всей Европе и во всем мире. Эти последствия демонстрируют взаимозависимость и разнообразие последствий одного события. [38]

Готовность, смягчение последствий и управление

Два метода управления во время извержения вулкана Келуд в 2014 году : подметание (вверху) и опрыскивание водой (внизу)

Подготовка к выпадению пепла должна включать в себя герметизацию зданий, защиту инфраструктуры и домов, а также хранение достаточных запасов продовольствия и воды, чтобы хватило до окончания выпадения пепла и начала уборки. Можно надевать пылевые маски , чтобы уменьшить вдыхание пепла и смягчить любые последствия для здоровья дыхательных путей. [47] Для защиты от раздражения глаз можно надевать защитные очки.

Дома, будучи в курсе вулканической активности и имея планы действий в чрезвычайных ситуациях для альтернативных мест укрытия, вы обеспечиваете хорошую готовность к выпадению пепла. Это может предотвратить некоторые последствия, связанные с выпадением пепла, уменьшить последствия и повысить способность человека справляться с такими событиями. Несколько предметов, таких как фонарик, пластиковая пленка для защиты электронного оборудования от попадания пепла и работающие от батареек радиоприемники, чрезвычайно полезны во время выпадения пепла. [10]

Планы коммуникаций должны быть составлены заранее, чтобы информировать о предпринимаемых мерах по смягчению последствий. Запасные части и резервные системы должны быть установлены до начала событий по выпадению пепла, чтобы сократить перебои в обслуживании и как можно быстрее вернуть функциональность. Хорошая готовность также включает в себя определение мест утилизации пепла до того, как произойдет выпадение пепла, чтобы избежать дальнейшего перемещения пепла и помочь в очистке. [96]

Были разработаны некоторые эффективные методы управления золой, включая методы очистки и очистные устройства, а также действия по смягчению или ограничению ущерба. Последнее включает в себя закрытие отверстий, таких как: воздухозаборники и водозаборники, авиационные двигатели и окна во время выпадений пепла. Дороги могут быть закрыты, чтобы обеспечить очистку от выпадений пепла, или могут быть введены ограничения скорости, чтобы предотвратить возникновение проблем с двигателем у автомобилистов и попадание в затруднительное положение после выпадения пепла. [97] Чтобы предотвратить дальнейшее воздействие на подземные водные системы или сети сточных вод, следует разблокировать дренажи и водопропускные трубы и предотвратить попадание золы в систему. [96] Золу можно увлажнять (но не пропитывать) путем разбрызгивания воды, чтобы предотвратить повторную мобилизацию золы и облегчить очистку. [97] Приоритетность операций по очистке для критически важных объектов и координация усилий по очистке также являются хорошей практикой управления. [96] [97] [98]

Рекомендуется эвакуировать скот в районах, где выпадение пепла может достичь 5 см и более. [99]

Почвы вулканического пепла

Основное применение вулканического пепла — обогащение почвы. После того, как минералы в пепле смываются в почву дождем или другими естественными процессами, они смешиваются с почвой и образуют слой андизола . Этот слой очень богат питательными веществами и очень хорош для сельскохозяйственного использования; наличие пышных лесов на вулканических островах часто является результатом того, что деревья растут и процветают в андизоле, богатом фосфором и азотом . [100] Вулканический пепел также может использоваться в качестве замены песка. [101]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Rose, WI; Durant, AJ (2009). "Содержание мелкой золы при взрывных извержениях". Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 186 (1–2): 32–39. Bibcode : 2009JVGR..186...32R. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2009.01.010.
  2. ^ Zimanowski, Bernd; Wohletz, Kenneth; Dellino, Pierfrancesco; Büttner, Ralf (март 2003 г.). «Проблема вулканического пепла». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 122 (1–2): 1–5. Bibcode : 2003JVGR..122....1Z. doi : 10.1016/S0377-0273(02)00471-7.
  3. ^ Dufek, J.; Manga, M. (16 сентября 2008 г.). "In situ production of ash in pyroclastic flows". Journal of Geophysical Research . 113 (B9): B09207. Bibcode : 2008JGRB..113.9207D. doi : 10.1029/2007JB005555.
  4. ^ Уилсон, ТМ; Стюарт, К. (2012). «Вулканический пепел». В P, Bobrowsky (ред.). Энциклопедия природных опасностей . Springer. стр. 1000.
  5. ^ Cashman, KV ; Sturtevant, B.; Papale, P.; Navon, O. (2000). «Магматическая фрагментация». В Sigurdsson, H.; Houghton, BF; McNutt, SR; Rymer, H.; Stix, J. (ред.). Энциклопедия вулканов . Сан-Диего, США: Elsevier Inc., стр. 1417.
  6. ^ Kueppers, U.; Putz, C.; Spieler, O.; Dingwell, DB (2009). «Абразия в пирокластических плотных потоках: выводы из экспериментов по опрокидыванию». Физика и химия Земли, части A/B/C . 45–46: 33–39. Bibcode :2012PCE....45...33K. doi :10.1016/j.pce.2011.09.002.
  7. ^ ab Zimanowski, B. (2000). «Физика фреатомагматизма. Часть 1: физика взрыва». Terra Nostra . 6 : 515–523.
  8. ^ ab Парфитт, EA; Уилсон, Л. (2008). Основы физической вулканологии . Массачусетс, США: Blackwell Publishing. стр. 256.
  9. ^ Уокер, GPL (1981). «Образование и рассеивание мелкого пепла при вулканических извержениях». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 11 (1): 81–92. Bibcode : 1981JVGR...11...81W. doi : 10.1016/0377-0273(81)90077-9.
  10. ^ abcdefg USGS. "Вулканический пепел, что он может сделать и как минимизировать ущерб" . Получено 9 февраля 2012 г.
  11. ^ Newhall, Christopher G.; Self, Stephen (1982). "The Volcanic Explosivity Index (VEI): An Estimate of Explosive Magnitude for Historical Volcanism" (PDF) . Journal of Geophysical Research . 87 (C2): 1231–1238. Bibcode :1982JGR....87.1231N. doi :10.1029/JC087iC02p01231. Архивировано из оригинала (PDF) 13 декабря 2013 г.
  12. ^ abcd Witham, CS; Oppenheimer, C.; Horwell, CJ (2005). "Volcanic ash-leachates: a review and suggestions for sampling methods". Journal of Volcanology and Geothermal Research . 141 (3): 299–326. Bibcode :2011BVol...73..223W. doi :10.1007/s00445-010-0396-1. S2CID  55252456.
  13. ^ Fruchter, JS; Robertson, DE; Evans, JC; Olsen, KB; Lepel, EA; et al. (1980). «Пепел вулкана Сент-Хеленс от извержения 18 мая 1980 года: химические, физические, минералогические и биологические свойства». Science . 209 (4461): 1116–1125. Bibcode :1980Sci...209.1116F. doi :10.1126/science.209.4461.1116. PMID  17841472. S2CID  22665086.
  14. ^ ab Jones, MT; Gíslason, SR (2008). «Быстрые выбросы солей металлов и питательных веществ после осаждения вулканического пепла в водную среду». Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (15): 3661–3680. Bibcode : 2008GeCoA..72.3661J. doi : 10.1016/j.gca.2008.05.030.
  15. ^ Delmelle, P.; Lambert, M.; Dufrêne, Y.; Gerin, P.; Óskarsson, O. (2007). «Взаимодействие газа/аэрозоля и пепла в вулканических шлейфах: новые идеи из анализа поверхности мелких частиц пепла». Earth and Planetary Science Letters . 259 (1–2): 159–170. Bibcode : 2007E&PSL.259..159D. doi : 10.1016/j.epsl.2007.04.052.
  16. ^ ab Taylor, HE; ​​Lichte, FE (1980). "Химический состав вулканического пепла горы Сент-Хеленс". Geophysical Research Letters . 7 (11): 949–952. Bibcode : 1980GeoRL...7..949T. doi : 10.1029/GL007i011p00949 .
  17. ^ Смит, ДБ; Зелински, РА; Тейлор, Х.Е.; Сойер, МБ (1983). «Характеристики выщелачивания пепла от извержения вулкана Сент-Хеленс, штат Вашингтон, 18 мая 1980 года». Bulletin Volcanologique . 46 (2): 103–124. Bibcode : 1983BVol...46..103S. doi : 10.1007/bf02597580. S2CID  134205180.
  18. ^ Рисахер, Ф.; Алонсо, Х. (2001). «Геохимия зольных выщелачиваний извержения Ласкар 1993 г., север Чили. Значение для переработки древних эвапоритов». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 109 (4): 319–337. Bibcode : 2001JVGR..109..319R. doi : 10.1016/S0377-0273(01)00198-6.
  19. ^ Кронин, С. Дж.; Шарп, Д. С. (2002). «Влияние окружающей среды на здоровье от непрерывной вулканической активности в Ясуре (Танна) и Амбриме, Вануату». Журнал исследований здоровья окружающей среды . 12 (2): 109–123. Bibcode : 2002IJEHR..12..109C. doi : 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». Администрация энергетики Бонневиля, Лабораторный отчет ERJ-80-47 .
  21. ^ Sarkinen, CF; Wiitala, JT (1981). «Исследование вулканического пепла на объектах электропередач на северо-западе Тихого океана». Труды IEEE по силовым приборам и системам . 100 (5): 2278–2286. Bibcode : 1981ITPAS.100.2278S. doi : 10.1109/TPAS.1981.316741. S2CID  41855034.
  22. ^ Беббингтон, М.; Кронин, С.Дж.; Чепмен, И.; Тернер, М.Б. (2008). «Количественная оценка опасности падения вулканического пепла для инфраструктуры электроснабжения». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 177 (4): 1055–1062. Bibcode : 2008JVGR..177.1055B. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2008.07.023.
  23. ^ ab Wardman, JB; Wilson, TM; Bodger, PS; Cole, JW; Johnston, DM (2011). «Исследование электропроводности вулканического пепла и его влияния на высоковольтные энергосистемы». Physics and Chemistry of the Earth . 45–46: 128–145. Bibcode :2012PCE....45..128W. doi :10.1016/j.pce.2011.09.003.
  24. ^ abcde Heiken, G.; Wohletz, KH (1985). Вулканический пепел . Издательство Калифорнийского университета. стр. 245.
  25. ^ abc Heiken, G. (1972). «Морфология и петрография вулканического пепла». Бюллетень Геологического общества Америки . 83 (7): 1961–1988. Bibcode :1972GSAB...83.1961H. doi :10.1130/0016-7606(1972)83[1961:mapova]2.0.co;2.
  26. ^ abcdef Wilson, TM; Stewart, C.; Sword-Daniels, V.; Leonard, G.; Johnston, DM; Cole, JW; Wardman, J.; Wilson, G.; Barnard, S. (2011). «Влияние вулканического пепла на критическую инфраструктуру». Физика и химия Земли . 45–46: 5–23. Bibcode : 2012PCE....45....5W. doi : 10.1016/j.pce.2011.06.006.
  27. ^ Шипли, С.; Сарна-Войчицки, А.М. (1982). «Распределение, толщина и масса позднеплейстоценовой и голоценовой тефры из крупных вулканов на северо-западе США: предварительная оценка опасностей вулканических выбросов для ядерных реакторов на северо-западе Тихого океана». Геологическая служба США, карта различных полевых исследований MF-1435 .
  28. ^ Кэри, С.; Спаркс, RSJ (1986). «Количественные модели выпадений и рассеивания тефры из колонн вулканических извержений». Бюллетень вулканологии . 48 (2–3): 109–125. Bibcode : 1986BVol...48..109C. doi : 10.1007/BF01046546. S2CID  128475680.
  29. ^ Браун, Р. Дж.; Бонадонна, К.; Дюрант, А. Дж. (2011). «Обзор агрегации вулканического пепла» (PDF) . Химия и физика Земли . 45–46: 65–78. Bibcode : 2012PCE....45...65B. doi : 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. Bibcode : 1989BVol...51....1P. doi : 10.1007/BF01086757. S2CID  140635312.
  31. ^ abc Wilson, Thomas M.; Stewart, Carol; Sword-Daniels, Victoria; Leonard, Graham S.; Johnston, David M.; Cole, Jim W.; Wardman, Johnny; Wilson, Grant; Barnard, Scott T. (январь 2012 г.). «Влияние вулканического пепла на критическую инфраструктуру». Физика и химия Земли, части A/B/C . 45–46: 5–23. Bibcode : 2012PCE....45....5W. doi : 10.1016/j.pce.2011.06.006.
  32. ^ abcdef Хорвелл, CJ; Бакстер, PJ (2006). «Опасности для здоровья дыхательных путей, связанные с вулканическим пеплом: обзор мер по снижению вулканического риска». Бюллетень вулканологии . 69 (1): 1–24. Bibcode : 2006BVol...69....1H. doi : 10.1007/s00445-006-0052-y. S2CID  19173052.
  33. ^ ab Platt, RH (1991). «Lifelines; Приоритет управления чрезвычайными ситуациями для Соединенных Штатов в 1990-х годах». Катастрофы . 15 (2): 172–176. Bibcode : 1991Disas..15..172P. doi : 10.1111/j.1467-7717.1991.tb00446.x.
  34. ^ Джонстон, Д.М.; Хоутон, Б.Ф.; Нил, В.Е.; Ронан, К.Р.; Патон, Д. (2000). «Последствия извержений Руапеху в 1945 и 1995–1996 годах, Новая Зеландия: пример растущей социальной уязвимости». Бюллетень GSA . 112 (5): 720–726. Bibcode : 2000GSAB..112..720J. doi : 10.1130/0016-7606(2000)112<720:iotare>2.0.co;2.
  35. ^ Леонард, Г.С.; Джонстон, Д.М.; Уильямс, С.; Коул, Дж.У.; Финнис, К.; Барнард, С. (2005). «Влияние и управление недавними вулканическими извержениями в Эквадоре: уроки для Новой Зеландии». Научный отчет Института геологических и ядерных наук : 51.
  36. ^ Уилсон, ТМ; Коул, Дж.; Стюарт, К.; Дьюар, Д.; Кронин, С. (2008). «Оценка долгосрочных последствий для сельского хозяйства и инфраструктуры и восстановления после извержения вулкана Гудзон в 1991 году, Чили». Университет Кентербери : 34.
  37. ^ abcde Wilson, TM (2009). Уязвимость систем пастбищного земледелия к опасности выпадения вулканического пепла. doi :10.26021/9258.
  38. ^ ab Sword-Daniels, VL (2010). Воздействие вулканического пепла на критически важные инфраструктурные системы .
  39. ^ Casadevall, TJ, ed. (1994). Вулканический пепел и безопасность полетов: материалы первого международного симпозиума по вулканическому пеплу и безопасности полетов (№ 2047). Типография правительства США . Получено 6 декабря 2021 г.
  40. ^ Беббингтон, Марк; Кронин, Шейн Дж.; Чепмен, Ян; Тернер, Майкл Б. (ноябрь 2008 г.). «Количественная оценка опасности падения вулканического пепла для электроэнергетической инфраструктуры». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 177 (4): 1055–1062. Bibcode : 2008JVGR..177.1055B. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2008.07.023.
  41. ^ Джонстон, Д.М.; Стюарт, К.; Леонард, Г.С.; Ховерд, Дж.; Тордарссон, Т.; Кронин, С. (2004). «Влияние вулканического пепла на водоснабжение в Окленде: часть I». Научный отчет Института геологических и ядерных наук : 25.
  42. ^ ab Stewart, C.; Johnston, DM; Leonard, GS; Horwell, CJ; Thordarson, T.; Cronin, SJ (2006). «Загрязнение водоснабжения выпадением вулканического пепла: обзор литературы и простое моделирование воздействия». Journal of Volcanology and Geothermal Research . 158 (3–4): 296–306. Bibcode : 2006JVGR..158..296S. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2006.07.002.
  43. ^ Уилсон и др., «4.1. Воздействие на канализационные и ливневые дренажные сети».
  44. ^ Уилсон и др., «8.2. Практический пример взаимозависимости инфраструктуры: Монтсеррат».
  45. ^ Stohl, A.; Prata, AJ; Eckhardt, S.; Clarisse, L.; Durant, A.; Henne, S.; Kristiansen, NI; Minikin, A.; Schumann, U.; Seibert, P.; Stebel, K.; Thomas, HE; ​​Thorsteinsson, T.; Tørseth, K.; Weinzierl, B. (11 мая 2011 г.). «Определение выбросов вулканического пепла с временным и высотным разрешением и их использование для количественного моделирования дисперсии пепла: извержение Эйяфьятлайокудля 2010 г.». Atmospheric Chemistry and Physics . 11 (9): 4333–4351. Bibcode : 2011ACP....11.4333S. doi : 10.5194/acp-11-4333-2011 . hdl : 11250/2386653 . S2CID  53705142.
  46. ^ Уилсон и др., «1.4. Распространение».
  47. ^ abc Международная сеть по вулканическим опасностям для здоровья . "Международная сеть по вулканическим опасностям для здоровья" . Получено 30 ноября 2011 г.
  48. ^ ab Cronin, SJ; Neall, VE; Lecointre, JA; Hedley, MJ; Loganathan, P. (2003). «Опасности для окружающей среды, связанные с фторидом в вулканическом пепле: исследование вулкана Руапеху, Новая Зеландия». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 121 (3–4): 271–291. Bibcode : 2003JVGR..121..271C. doi : 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, стр. 77.
  52. ^ Арайя Валенсуэла 2015, стр. 76.
  53. ^ Уилсон, ТМ; Дейли, М.; Джонстон, ДМ (2009). «Обзор воздействия вулканического пепла на системы распределения электроэнергии, сети вещания и связи». Проект Auckland Engineering Lifelines Group AELG-19. Техническая публикация 051 Оклендского регионального совета .
  54. ^ Уилсон и др. 2012, «2.1. Проблеск изолятора и удельное сопротивление вулканического пепла».
  55. ^ Уилсон и др. 2012, «2.2. Места генерации».
  56. ^ Уилсон и др. 2012, «2.4. Линии передачи и распределения».
  57. ^ Уилсон и др. 2012, «2. Влияние на электросети».
  58. ^ ab Wilson et al. 2012, «3.1. Физический ущерб системам водоснабжения».
  59. ^ Уилсон, ТМ; Дженкинс, СФ; Стюарт, К. (2015). «Влияние выпадения вулканического пепла». Глобальные вулканические опасности и риски . Кембридж, Соединенное Королевство. С. 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. Домашний резервуар для дождевой воды».
  62. ^ Уилсон и др. 2012, «3.3. Нехватка воды».
  63. ^ Ancione, G.; Salzano, E.; Maschio, G.; Milazzo, M. (2014). «Уязвимость очистных сооружений сточных вод к вулканическим Na-Tech событиям». Chemical Engineering Transactions . 36 : 433–438. doi :10.3303/CET1436073.
  64. ^ ab Wilson et al. 2012, «4.1. Воздействие на канализационные и ливневые дренажные сети».
  65. ^ Прата, Фред; Роуз, Билл (2015). «Опасности вулканического пепла для авиации». Энциклопедия вулканов : 911–934. doi :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 Касадеваль, ТК (ред.). Вулканический пепел и безопасность полетов; труды Первого международного симпозиума по вулканическому пеплу и безопасности полетов . Том 2047. doi :10.3133/b2047. hdl :2027/uiug.30112085256557. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  67. ^ abc Сэммондс, П.; МакГвайр, 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 30-06-2012 . Получено 01-05-2012 .
  68. ^ ab Miller, TP; Casadevall, TJ (2000). «Опасности вулканического пепла для авиации». В H., Sigurdsson; BF, Houghton; SR, McNutt; H., Rymer; J., Stix (ред.). Энциклопедия вулканов . Сан-Диего, США: Elsevier Inc., стр. 1417.
  69. ^ Self, S.; Walker, JPL (1994). "Облака пепла: характеристики колонн извержений". В Casadevall, TK (ред.). Вулканический пепел и безопасность полетов; труды Первого международного симпозиума по вулканическому пеплу и безопасности полетов . Том 2047. стр. 73. doi :10.3133/b2047. hdl :2027/uiug.30112085256557. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  70. ^ "Предупреждение о вулканическом пепле в Исландии останавливает полеты в Великобритании". BBC News Online. 2010-04-15 . Получено 15 апреля 2010 г.
  71. ^ "Проверка двигателя финского F-18 выявила воздействие вулканической пыли". flightglobal.com . Получено 22.04.2010 .
  72. ^ Элиссондо, М.; Бауманн, В.; Бонадонна, К.; Пистолеси, М.; Чиони, Р.; Бертаньини, А.; Биасс, С.; Эрреро, Дж. К.; Гонсалес, Р. (8 сентября 2015 г.). «Хронология и последствия извержения вулкана Пуйеуэ-Кордон Каулье в Чили в 2011 г.». Обсуждения по вопросам природных опасностей и наук о системах Земли . 3 (9): 5383. Bibcode : 2015NHESD...3.5383E. doi : 10.5194/nhessd-3-5383-2015 .
  73. ^ Ltd, AIRES Pty. "Welcome". AIRES . Получено 2019-03-07 .
  74. ^ CSIRO. "Организация научных и промышленных исследований Содружества, Правительство Австралии". www.csiro.au . Получено 07.03.2019 .
  75. ^ ab «Больше никакого хаоса из-за вулканического пепла?». Норвежский институт исследований воздуха. 4 декабря 2011 г.
  76. ^ Airbus (2013-11-13), Обнаружение облаков вулканического пепла с помощью AVOID, заархивировано из оригинала 2021-11-13 , извлечено 2019-03-07
  77. ^ Дэвис, Алекс (16.11.2013). «Airbus и EasyJet создали поддельное облако пепла, чтобы подготовиться к следующему извержению вулкана [ФОТО]». Business Insider Australia . Получено 07.03.2019 .
  78. ^ "Easyjet испытывает систему обнаружения вулканического пепла". BBC. 4 июня 2010 г.
  79. ^ Prata, AJ (2016-05-09). «Искусственный тест облаков подтверждает обнаружение вулканического пепла с использованием инфракрасной спектральной визуализации». Scientific Reports . 6 : 25620. Bibcode :2016NatSR...625620P. doi :10.1038/srep25620. ISSN  2045-2322. PMC 4860601 . PMID  27156701. 
  80. ^ Osiensky, JM; Moore, D.; Kibler, J.; Bensimon, D. (2013). «Международное сотрудничество между консультативными центрами по вулканическому пеплу: геопространственные инструменты для обеспечения согласованности прогнозов по всем глобальным воздушным маршрутам». AGU Fall Meeting Abstracts . 2013 : A34E–06. Bibcode : 2013AGUFM.A34E..06O.
  81. ^ Guffanti, M.; Mayberry, GC; Casadevall, TJ; Wunderman, R. (2008). «Вулканические опасности для аэропортов». Natural Hazards . 51 (2): 287–302. doi :10.1007/s11069-008-9254-2. S2CID  128578092.
  82. ^ Уилсон и др., «5.2. Аэропорты».
  83. ^ МакНатт, SR; Уильямс, ER (2010). «Вулканическая молния: глобальные наблюдения и ограничения на механизмы источника». Бюллетень вулканологии . 72 (10): 1153–1167. Bibcode : 2010BVol...72.1153M. doi : 10.1007/s00445-010-0393-4. S2CID  59522391.
  84. ^ Барнард, С. (2009). Уязвимость инфраструктуры жизнеобеспечения Новой Зеландии к выпадению пепла. doi :10.26021/8108.
  85. ^ 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» (PDF) . 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.
  86. ^ ab Wilson, G.; Wilson, TM; Cole, JW; Oze, C. (2012). «Уязвимость ноутбуков к вулканическому пеплу и газу». Natural Hazards . 63 (2): 711–736. Bibcode :2012NatHa..63..711W. doi :10.1007/s11069-012-0176-7. S2CID  110998743.
  87. ^ Спенс, Р. Дж. С.; Кельман, И.; Бакстер, П. Дж.; Цуккаро, Г.; Петраццуоли, С. (2005). «Уязвимость жилых зданий и жильцов к падению тефры». Природные опасности и науки о системах Земли . 5 (4): 477–494. Bibcode : 2005NHESS...5..477S. doi : 10.5194/nhess-5-477-2005 .
  88. ^ Мэтьюз-Бёрд, Фрейзер; Брукс, Стивен Дж.; Гослинг, Уильям Д.; Гулливер, Полин; Мотес, Патрисия; Монтойя, Энкарни (декабрь 2017 г.). «Реакция водного сообщества на вулканические извержения на эквадорском склоне Анд: свидетельства палеоэкологических записей». Журнал палеолимнологии . 58 (4): 437–453. Bibcode : 2017JPall..58..437M. doi : 10.1007 /s10933-017-0001-0. PMC 6959416. PMID  32009735. 
  89. ^ 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.75241864D. doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.141864. PMID  32890832. S2CID  221511705.
  90. ^ Frogner Kockum, Paul C.; Herbert, Roger B.; Gislason, Sigurdur R. (июль 2006 г.). «Разнообразная реакция экосистемы на вулканические аэрозоли». Chemical Geology . 231 (1–2): 57–66. Bibcode : 2006ChGeo.231...57F. doi : 10.1016/j.chemgeo.2005.12.008.
  91. ^ Кук, Р. Дж.; Баррон, Дж. К.; Папендик, Р. И.; Уильямс, Г. Дж. (1981). «Влияние извержений вулкана Сент-Хеленс на сельское хозяйство». Science . 211 (4477): 16–22. Bibcode :1981Sci...211...16C. doi :10.1126/science.211.4477.16. PMID  17731222.
  92. ^ Кронин, С. Дж.; Хедли, М. Дж.; Нил, В. Э.; Смит, Р. Г. (1998). «Агрономическое воздействие выпадений тефры извержений вулкана Руапеху в 1995 и 1996 годах, Новая Зеландия». Экологическая геология . 34 : 21–30. doi :10.1007/s002540050253. S2CID  128901983.
  93. ^ Нилд, Дж.; О'Флаэрти, П.; Хедли, П.; Андервуд, Р.; Джонстон, Д.М.; 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) 29-09-2018 . Получено 01-05-2012 .
  94. ^ Ринальди, SM; Пиренбум, JP; Келли, TK (декабрь 2001 г.). «Определение, понимание и анализ критических взаимозависимостей инфраструктуры». Журнал IEEE Control Systems . 21 (6): 11–25. doi :10.1109/37.969131.
  95. ^ "Кризис, вызванный вулканическим пеплом, обошелся авиакомпаниям в 2,2 миллиарда фунтов стерлингов" . The Daily Telegraph. 27 апреля 2010 г. Архивировано из оригинала 12.01.2022.
  96. ^ abc Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (1984). Смягчение ущерба от пеплопада на общественных объектах: уроки, извлеченные из извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году .
  97. ^ abc Hayes, Josh L.; Wilson, Thomas M.; Magill, Christina (2015-10-01). «Уборка после падения тефры в городских условиях». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 304 : 359–377. Bibcode : 2015JVGR..304..359H. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2015.09.014. hdl : 10092/11705 .
  98. ^ Хейс, Джош; Уилсон, Томас М.; Делинь, Наталия И.; Коул, Джим; Хьюз, Мэтью (2017-01-06). "Модель для оценки требований к очистке от тефры в городских условиях". Журнал прикладной вулканологии . 6 (1). Bibcode : 2017JApV....6....1H. doi : 10.1186/s13617-016-0052-3 . ISSN  2191-5040.
  99. ^ Арайя Валенсуэла 2015, стр. 80.
  100. ^ Уильямс, Мэтт (2016-03-19). «Каковы преимущества вулканов?». Вселенная сегодня . Получено 2018-12-17 .
  101. ^ Соланки, Ситал (17.12.2018). «5 радикальных инноваций в области материалов, которые сформируют будущее». CNN Style . Получено 17.12.2018 .

Внешние ссылки

В Wikibook Historical Geology есть страница на тему: Вулканический пепел
На Викискладе есть медиафайлы по теме Вулканический пепел.