Вулканическая опасность
Вулканическая опасность – это вероятность того, что извержение вулкана или связанное с ним геофизическое событие произойдет в данной географической области и в течение определенного периода времени. Риск , который может быть связан с вулканической опасностью , зависит от близости и уязвимости объекта или группы людей вблизи места, где может произойти вулканическое событие.
Потоки лавы
[ редактировать ]Различные формы излияния лавы могут представлять разную опасность . Лава Пахохо гладкая и вязкая, а лава Аа — блочная и твердая. Потоки лавы обычно следуют рельефу местности, погружаясь в впадины и долины и стекая вниз по вулкану. Потоки лавы затопят дороги, сельскохозяйственные угодья и другие виды личной собственности. [1] Эта лава может разрушить дома, машины и жизни людей, стоящих на пути. [2] Потоки лавы опасны, однако они движутся медленно, и это дает людям время отреагировать и эвакуироваться из ближайших районов. Люди могут смягчить эту опасность, не переезжая в долины или депрессивные районы вокруг вулкана. [3]
Пирокластические материалы (тефра) и поток
[ редактировать ]Тефра — это обобщенное слово, обозначающее различные обломки, выбрасываемые вулканом во время извержения, независимо от их размера. [4] Пирокластические материалы обычно классифицируются по размеру: размер пыли составляет <1/8 мм, пепел - 1/8–2 мм, зола - 2–64 мм, а бомбы и блоки - >64 мм. [5] Различные опасности связаны с различными видами пирокластических материалов. Пыль и пепел могут покрыть автомобили и дома, в результате чего автомобиль не сможет двигаться из-за скопления пыли в двигателе. Они также могут наслаиваться на дома и увеличивать вес крыш, вызывая обрушение дома. Кроме того, вдыхание пепла и пыли может вызвать долгосрочные проблемы с дыханием у людей, вдыхающих эти частицы. [6] Пепел — это горящие куски выброшенного вулканического материала, которые могут поджечь дома и лесные массивы. Бомбы и блоки рискуют поразить различные предметы и людей в радиусе действия вулкана. Снаряды можно подбрасывать в воздух на тысячи футов, и их можно найти в нескольких милях от начальной точки извержения. [7]
Пирокластический поток — быстро движущаяся (до 700 км/ч) чрезвычайно горячая (~1000 °C) масса воздуха и тефры, которая скатывается по склонам вулкана во время взрывного извержения .
Опасности авиаперелетов
[ редактировать ]Пепел, выбрасываемый в воздух в результате извержений, может представлять опасность для самолетов, особенно реактивных самолетов , частицы которых могут расплавиться из-за высокой рабочей температуры; расплавленные частицы затем прилипают к лопаткам турбины и меняют свою форму, нарушая работу турбины. Опасные столкновения в 1982 году после извержения Галунггунга в Индонезии и в 1989 году после извержения горы Редут на Аляске повысили осведомленность об этом явлении. девять консультативных центров по вулканическому пеплу создала Международная организация гражданской авиации для мониторинга облаков пепла и предоставления соответствующих рекомендаций пилотам. Извержения вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году вызвали серьезные перебои в авиаперевозках в Европе. [8] [9] [10]
Сели, наводнения, сели и лавины
[ редактировать ]Когда пирокластические материалы смешиваются с водой из близлежащего ручья или реки , они могут превратить водоток в быстро движущиеся сели . Их называют лахарами ; [11] когда лахар содержит крупный материал, такой как глыбы камней и деревья, это вулканический селевой поток . [12] Лахары могут образовываться непосредственно из потока пирокластического материала, впадающего в реку, или, возможно, образоваться после основного извержения. Последние называются вторичными лахарами и образуются, когда дождь смачивает пепел и мусор, уже присутствующие на ландшафте, и слипаются, катясь по рельефу. По оценкам, он может потреблять только 30% воды. [ нужны разъяснения ] инициировать пепел в лахар. [13] Чем толще и/или более быстро движущийся лахар, тем больше вероятность разрушения объектов на своем пути, что делает его более опасным, чем более медленный и/или более разбавленный лахар. Лахары и сели могут повредить здания, дикую природу и автомобили, и, оказавшись в них, выбраться из них будет сложно. Лахары могут покрывать предметы, смывать их и сбивать предметы своей силой. Лахары, селевые потоки и сели, которые попадают в реку или ручей, могут переполнить водный путь, заставляя воду вытекать наружу и вызывая наводнение. Вулканическое вещество также может загрязнять воду, делая ее небезопасной для питья. [ нужна ссылка ]
Обломки, выброшенные вулканом, с каждым извержением увеличиваются на склонах склона, каждый раз делая склоны более крутыми. В конце концов склон становится настолько крутым, что обрушивается, и возникает лавина. [14] Эти лавины переносят материал и мусор на очень большие расстояния с очень короткими интервалами. Это делает систему предупреждения практически невозможной, поскольку обрушение уклона может произойти в любой момент. Лавина уничтожит все на своем пути, включая личное имущество, дома, здания, транспортные средства и, возможно, даже дикую природу. Если воздействие материалов лавины не уничтожает человека или объект при первом контакте, ущерб может возникнуть в результате тяжести протянувшегося материала на объекты. [15]
Вулканические газы
[ редактировать ]пар (H 2 O), углекислый газ (CO 2 ), диоксид серы (SO 2 ), хлористый водород (HCl), фторид водорода (HF) и пепел (измельченную горную породу и пемзу Крупные взрывные извержения вулканов выбрасывают в стратосферу водяной ). на высоту 16–32 километров (9,9–19,9 миль) над поверхностью Земли. Наиболее значительные последствия этих выбросов связаны с преобразованием диоксида серы в серную кислоту (H 2 SO 4 ), которая быстро конденсируется в стратосфере с образованием мелких сульфатных аэрозолей . Одних лишь выбросов SO 2 от двух разных извержений достаточно, чтобы сравнить их потенциальное климатическое воздействие. [16] Земли Аэрозоли увеличивают альбедо — отражение излучения Солнца обратно в космос — и, таким образом, охлаждают нижние слои атмосферы или тропосферу Земли; однако они также поглощают тепло, излучаемое от Земли, тем самым нагревая стратосферу . Несколько извержений за последнее столетие вызвали снижение средней температуры у поверхности Земли до половины градуса (по шкале Фаренгейта) на период от одного до трех лет; диоксид серы от извержения Уайнапутины , вероятно, стал причиной русского голода 1601–1603 годов . [17]
Кислотный дождь
[ редактировать ]
Сульфатные аэрозоли способствуют сложным химическим реакциям на их поверхности, которые изменяют химические соединения хлора и азота в стратосфере. Этот эффект, вместе с увеличением хлора уровня в стратосфере из-за загрязнения хлорфторуглеродами , приводит к образованию монооксида хлора (ClO), который разрушает озон (O 3 ). По мере роста и коагуляции аэрозолей они оседают в верхних слоях тропосферы, где служат ядрами перистых облаков баланс Земли и еще больше изменяют радиационный . Большая часть хлористого водорода (HCl) и фтористого водорода (HF) растворяются в каплях воды в извержении облака и быстро выпадают на землю в виде кислотных дождей . Выброшенный пепел также быстро падает из стратосферы; большая часть его удаляется в течение периода от нескольких дней до нескольких недель. Наконец, взрывные извержения вулканов выделяют углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, и, таким образом, обеспечивают глубокий источник углерода для биогеохимических циклов. [18]
Выбросы газа из вулканов являются естественным источником кислотных дождей. выделяется от 130 до 230 тераграммов (от 145 до 255 миллионов коротких тонн ) углекислого газа . В результате вулканической активности ежегодно [19] Извержения вулканов могут привести к выбросу аэрозолей в атмосферу Земли . Крупные выбросы могут вызвать визуальные эффекты, такие как необычно красочные закаты, и повлиять на глобальный климат, главным образом, охлаждая его. Извержения вулканов также обеспечивают добавление питательных веществ в почву за счет процесса выветривания вулканических пород. Эти плодородные почвы способствуют росту растений и различных сельскохозяйственных культур. Извержения вулканов также могут создавать новые острова, поскольку магма охлаждается и затвердевает при контакте с водой. [ нужна ссылка ]
Землетрясения, связанные с вулканизмом
[ редактировать ]Землетрясения могут произойти из-за вулканической активности. Эти землетрясения могут вызвать топографическую деформацию и/или разрушение зданий, домов, автомобилей и т. д. Могут возникать два различных типа этих землетрясений: вулкано-тектонические землетрясения и долговременные землетрясения. «Землетрясения, вызванные изменениями напряжения в твердой породе из-за инъекции или извлечения магмы (расплавленной породы), называются вулкано-тектоническими землетрясениями». [20] Они опасны из-за возможности образования трещин в грунте или обвала склонов, разрушая все на своем пути. [20] Длительные землетрясения, которые происходят, когда магма внезапно проникает в окружающие породы, обычно рассматриваются как предвестники фактического извержения. [20]
Примеры
[ редактировать ]
доисторический
[ редактировать ]Считается, что вулканическая зима произошла около 70 000 лет назад после суперизвержения озера Тоба на острове Суматра в Индонезии. [21] Согласно теории катастрофы Тоба , которой придерживаются некоторые антропологи и археологи, она имела глобальные последствия. [22] убийство большинства людей, живших тогда, и создание узкого места в популяции , которое повлияло на генетическое наследие всех людей сегодня. [23]
Было высказано предположение, что вулканическая активность вызвала или способствовала в конце ордовика , перми-триаса , позднего девона массовым вымираниям и, возможно, другим. Массивное извержение, образовавшее Сибирские траппы , одно из крупнейших известных вулканических событий за последние 500 миллионов лет геологической истории Земли , продолжалось миллион лет и считается вероятной причиной « Великого вымирания » около 250 миллионов лет. много лет назад, [24] По оценкам, это привело к гибели 90% существовавших в то время видов. [25]
Исторический
[ редактировать ]Извержение вулкана Тамбора в 1815 году создало глобальные климатические аномалии, которые стали известны как « Год без лета » из-за воздействия на погоду в Северной Америке и Европе. [26] На большей части Северного полушария неурожай сельскохозяйственных культур и падеж скота привели к одному из самых страшных голодов 19-го века. [27]
Холодная зима 1740–1741 годов, приведшая к массовому голоду в Северной Европе, возможно, также обязана своим происхождением извержению вулкана. [28]
Мониторинг и смягчение последствий
[ редактировать ]
По словам Джона Эверта и Эда Миллера в публикации 1995 года, «подавляющее большинство потенциально активных вулканов мира не контролируются». Из исторически активных вулканов в мире мониторинг ведется менее чем за одной четвертью. Только двадцать четыре вулкана во всем мире тщательно контролируются на предмет активности. Они также заявляют, что «семьдесят пять процентов крупнейших взрывных извержений с 1800 года произошли на вулканах, у которых ранее не было исторических извержений». [29]
Контролируя сейсмическую и геологическую активность, Геологическая служба США может заранее предупредить людей о надвигающейся опасности. Эти вулканологи измеряют размер извержения двумя способами: по величине извержения (по объему или массе извергнутой магмы) и интенсивности извержения (по скорости извержения магмы). [30] Различные формы спутников и изображений, такие как спутниковые изображения InSAR, отслеживают активность, которая не видна невооруженным глазом. [31]
Дроны в сочетании с легкими газовыми датчиками становятся все более популярными в вулканическом мониторинге, поскольку использование дронов позволяет исследователю увеличить расстояние до жерла вулкана и, следовательно, снизить риск, связанный с отбором проб газа непосредственно в кратере. Миниатюризация указанных систем дает возможность увеличить частоту измерений за счет снижения веса и стоимости и, следовательно, улучшить мониторинг. Обычно измеряемыми газами являются CO 2 и SO 2 , которые позволяют обнаружить предстоящие изменения вулканической активности, как это уже было показано, например, на Этне , Италия. [32]
Однако ситуация несколько изменилась с началом Международного десятилетия по уменьшению опасности стихийных бедствий. [33] и стратегия Иокогамы с 1994 года. [34] Отчет «Глобальная оценка риска» (GAR) представляет собой двухгодичный обзор и анализ стихийных бедствий, публикуемый Управлением Организации Объединенных Наций по снижению риска стихийных бедствий (UNISDR). Отчет реализует Хиогскую рамочную программу действий ООН. [35]
Заде и др. (2014) представляют обзор рисков и социальных последствий экстремальных стихийных бедствий, а также оценку глобального риска вулканов и содержат призыв основать всемирную вулканологическую организацию, сопоставимую с ВМО. [36] ЕС недавно начал крупные исследовательские программы, посвященные оценке рисков, сравните:
- NOVAC - Сеть наблюдения за вулканическими и атмосферными изменениями, [37] [38]
- MULTIMO Многопрофильный мониторинг, моделирование и прогнозирование вулканической опасности, риска взрывных извержений и поддержка принятия решений для населения ЕС, которому угрожают вулканы,
- Процессы ERUPT и временные рамки эволюции магмы в вулканических системах
- E-RUPTIONS Спутниковая телекоммуникационная и интернет-система сейсмического мониторинга для прогнозирования извержений вулканов и управления рисками
- EXPLORIS: Риск взрывных извержений и поддержка принятия решений для населения ЕС, которому угрожают вулканы [39]
Британская геологическая служба осуществляет различные текущие вулканологические программы. [40]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Штук, 24
- ^ Рози, 63 года.
- ^ Эрнст и др., 6693.
- ^ Геологическая служба США, Вулканические опасности: тефра, включая вулканический пепел.
- ^ Декер, 122
- ^ Вулканические опасности, Департамент геологии и горнодобывающей промышленности штата Орегон.
- ^ Куски, 27 лет.
- ^ «Отмены из-за вулканического пепла в воздухе» . Норвежский воздушный шаттл . 15 апреля 2010 года. Архивировано из оригинала 18 апреля 2010 года . Проверено 15 апреля 2010 г.
- ^ «Вулкан в Исландии, извергающий пепел, задушил европейские авиалинии» . Хроники Сан-Франциско . 15 апреля 2010 года. Архивировано из оригинала 21 августа 2010 года . Проверено 15 апреля 2010 г.
- ^ «Прямой эфир: Вулканическое облако над Европой» . Новости Би-би-си . 15 апреля 2010 года. Архивировано из оригинала 7 мая 2010 года . Проверено 17 апреля 2010 г.
- ^ Олсен и др. 48
- ^ Декер, 144
- ^ Штук 30
- ^ Жизнь с вулканами (Геологическая служба США) 18
- ^ Локвуд, 42 года.
- ^ Майлз, Миннесота; Грейнджер, Р.Г.; Хайвуд, Э.Дж. (2004). «Значение силы и частоты извержений вулканов для климата» (PDF) . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 130 (602): 2361–2376. Бибкод : 2004QJRMS.130.2361M . дои : 10.1256/qj.03.60 . S2CID 53005926 .
- ^ Калифорнийский университет в Дэвисе (25 апреля 2008 г.). «Извержение вулкана 1600 года вызвало глобальные потрясения» . ScienceDaily .
- ^ МакГи, Кеннет А.; Дукас, Майкл П.; Кесслер, Ричард; Герлах, Терренс М. (май 1997 г.). «Воздействие вулканических газов на климат, окружающую среду и людей» . Геологическая служба США . Проверено 9 августа 2014 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе . - ^ «Вулканические газы и их последствия» . Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 1 августа 2013 года . Проверено 16 июня 2007 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Вулканические землетрясения
- ^ «Извержение супервулкана на Суматре лишило Индию лесов 73 000 лет назад» . ScienceDaily . 24 ноября 2009 г.
- ^ «Новая партия – 150 000 лет назад» . Би-би-си. Архивировано из оригинала 26 марта 2006 года.
- ^ «Когда человечество столкнулось с вымиранием» . Би-би-си. 9 июня 2003 года . Проверено 5 января 2007 г.
- ^ О'Хэнлон, Ларри (14 марта 2005 г.). «Суперсестра Йеллоустоуна» . Канал Дискавери . Архивировано из оригинала 14 марта 2005 года.
- ^ Бентон, Майкл Дж. (2005). Когда жизнь почти умерла: величайшее массовое вымирание всех времен . Темза и Гудзон. ISBN 978-0-500-28573-2 .
- ^ Вулканы в истории человечества: далеко идущие последствия крупных извержений . Джелле Зейлинга де Бур, Дональд Теодор Сандерс (2002). Издательство Принстонского университета . п. 155. ISBN 0-691-05081-3
- ^ Оппенгеймер, Клайв (2003). «Климатические, экологические и гуманитарные последствия крупнейшего известного исторического извержения: вулкана Тамбора (Индонезия) 1815 года». Успехи физической географии . 27 (2): 230–259. Бибкод : 2003ПрПГ...27..230О . дои : 10.1191/0309133303pp379ra . S2CID 131663534 .
- ^ О Града, Кормак (6 февраля 2009 г.). «Голод: Краткая история» . Издательство Принстонского университета. Архивировано из оригинала 12 января 2016 года.
- ^ «Программа помощи при вулканических катастрофах USGS/OFDA» . Геологическая служба США . 21 марта 2001 года . Проверено 25 февраля 2010 г.
- ^ «Вулканические опасности Йеллоустонского национального парка» . Архивировано из оригинала 27 марта 2014 г. Проверено 18 апреля 2011 г.
- ^ Чжун и др. 55.
- ^ Карбах, Никлас (2022). «Наблюдение за вулканами с помощью дронов: исследования химии вулканических шлейфов с помощью сверхлегких сенсорных систем» . Научные отчеты . 12 (17890): 17890. Бибкод : 2022NatSR..1217890K . дои : 10.1038/s41598-022-21935-5 . ПМЦ 9596470 . ПМИД 36284218 .
- ^ 1994/31. Международное десятилетие по уменьшению опасности стихийных бедствий
- ^ Сравните Международной ассоциации вулканологии и химии недр Земли вклад в Международное десятилетие.
- ^ Отчет о глобальной оценке рисков (GAR). [узурпировал]
- ^ «Чрезвычайные природные опасности, риски стихийных бедствий и социальные последствия, Заде и др. Издательство Кембриджского университета, 17 апреля 2014 г.».
- ^ Домашняя страница НОВАК
- ^ Сеть наблюдения за вулканическими и атмосферными изменениями (NOVAC) - глобальная сеть мониторинга вулканических газов: схема сети и описание инструментов.
- ^ Программы ЕС по вулканологии
- ^ «Краткий обзор недавних вулканологических проектов Сью Лафлин, Британская геологическая служба» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 7 января 2015 г.
Библиография
[ редактировать ]- Каттер, Сьюзен , (1993) Жизнь с риском: география технологических опасностей, Edward Arnold Publishing ISBN 0-340-52987-3
- Декер, Роберт и Барбара Декер (2006) Вулканы, (4-е изд.) WH Freeman and Company Publishing ISBN 0-7167-8929-9
- Эрнст Г.Г., М. Кервин и Р.М. Теув, Достижения в области дистанционного зондирования вулканической активности и опасностей, с особым вниманием к приложениям в развивающихся странах, Международный журнал дистанционного зондирования; Ноябрь 2008 г., Том. 29 Выпуск 22
- Фаузиати С. и К. Ватанабэ, Онтология вулканической системы и оценка вулканических опасностей, Международный журнал геоинформатики; Декабрь 2010 г., Том. 6 Выпуск 4 Статья
- Каски, Тимоти (2008) Вулканы: извержения и другие вулканические опасности, Infobase Publishing ISBN 0-8160-6463-6
- Локвуд, Джон П. (2010) Вулканы: глобальные перспективы, Wiley-Blackwell Publishing ISBN 978-1-4051-6250-0
- Мартин, Томас Р., Альфред П. Венер и Джон Батлер, Оценка физического воздействия вулканических опасностей на здоровье: использование экспериментальных систем для оценки легочной токсичности вулканического пепла, Американский журнал общественного здравоохранения; Приложение от 86 марта, Том. 76 Выпуск 3
- Олсен, Крис Б. и Джонатан С. Фрухтер, «Идентификация физических и химических характеристик вулканических опасностей», Американский журнал общественного здравоохранения; Дополнение от марта 86, том. 76 Выпуск 3
- Рози, Мауро, Паоло Папале, Лука Лупе и Марко Стоппато, (2003) Вулканы, издательство Firefly Books Ltd. ISBN 1-55297-683-1
- Геологическая служба США, Жизнь с вулканами Программа геологической службы по опасностям вулканов. (1991). Циркуляр Геологической службы США 1073.
- Чжун Лу, Цзисянь Чжан, Юнхун Чжан и Дэниел Дзурисин, Мониторинг и характеристика стихийных бедствий с помощью спутниковых изображений InSAR, Журнал Анналы ГИС; Март 2010 г., Том. 16 Выпуск 1