Лимническое извержение
Лимническое извержение , также известное как опрокидывание озера , представляет собой очень редкий тип стихийного бедствия , при котором растворенный углекислый газ (CO 2 ) внезапно извергается из вод глубокого озера, образуя газовое облако, способное удувать дикую природу , овладение и людей . Ученые считают, что землетрясения , вулканическая деятельность и другие взрывные события могут служить триггерами для извержений ливни, поскольку восходящее CO 2 вытесняет воду. Озера, в которых происходит такая активность, называются лимнически активными озерами или взрывающимися озерами . Некоторые особенности Limnicaly Active Lakes включают в себя:
- CO 2 -насыщенная входящая вода
- Прохладное дно озера, указывающее на отсутствие прямого вулканического тепла с водами озера
- Верхний и нижний тепловой слой с различными CO 2 насыщениями
- Близость к областям с вулканической активностью
Исследования потерь озеро Монун и Лейк -Ньос заставили ученых классифицировать лимнические извержения как явный тип события стихийного бедствия, даже если они могут быть косвенно связаны с извержениями вулканов. [ 1 ]
Исторические события
[ редактировать ]
Из -за в значительной степени невидимой природы основной причины (CO 2 GAS), стоящих за лимническими извержениями, трудно определить, в какой степени извержения произошли в прошлом. Римский пробилось над окружающими холмами, несмотря на то, что в озеро не историк Плутарх сообщает, что в 406 г. до н.э. озеро Альбано было дождя, ни притоков, поступающих в озеро, чтобы объяснить повышение уровня воды. [ 2 ] Последующее наводнение разрушило поля и виноградники, прежде чем в конечном итоге залиться в море. Считается, что это событие было вызвано вулканическими газами, пойманными в осадок на дне озера и постепенно нарастающим до внезапного выпуска, вызывая переполнение воды. [ 3 ]
В недавней истории это явление наблюдалось дважды. [ 4 ] Первое зарегистрированное извержение лимника произошло в Камеруне на Лейк -Моноуне в 1984 году, что привело к удушью и смерти 37 человек, живущих поблизости. [ 5 ] Второе, смертельное извержение произошло в соседнем озере Ньос в 1986 году, выпустив более 80 миллионов М 3 CO 2 , убив около 1700 человек и 3000 скота, опять же из -за удушья. [ 6 ]
Третье озеро, гораздо более крупное озеро Киву , опирается на границу между Демократической Республикой Конго и Руандой , и содержит огромное количество распущенного CO 2 . Образцы отложений, взятых с озера, показали, что событие, вызванное живыми существами в озере, вымирали около 1000 лет, и заставляли быть взволнованную растительность обратно в озеро. Лимнические извержения могут быть обнаружены и количественно определены по шкале концентрации CO 2 , взяв образцы воздуха пораженной области. [ 7 ]
Основные месторождения Месселя ископаемые в Месселе , Германия там свидетельствует извержение ливнического извержения , свидетельствуют о том, как в раннем эоцене . Среди жертв - идеально сохранившиеся насекомые , лягушки , черепахи , крокодилы , птицы , муравьеды , насекомоядные , ранние приматы и палеотера .
Причины
[ редактировать ]
Чтобы озеро подвергалось извержению ливна, вода должна быть почти насыщена газом. CO 2 был основным компонентом в двух наблюдаемых случаях, озеро Ньос и Лейк -Монун. В случае с озером Киву ученые, в том числе физик озера Альфред Джонни Уэст, также были обеспокоены концентрацией метана . [ 8 ] [ 9 ] CO 2 может происходить из вулканического газа, испускаемого из -под озера или от разложения органического материала.
Перед тем, как озеро станет насыщенным, оно ведет себя как неоткрытый газированный безалкогольный напиток : CO 2 растворяется . в воде Как в озерах, так и в безалкогольных напитках CO 2 гораздо более легко растворяется при более высоком давлении из -за закона Генри . Когда давление высвобождается, CO 2 выходит из раствора в виде пузырьков газа, которые поднимаются на поверхность. CO 2 также более легко растворяется в более холодной воде, поэтому очень глубокие озера могут растворять очень большое количество CO 2, поскольку давление увеличивается, а температура снижается с глубиной. Небольшое повышение температуры воды может привести к высвобождению большого количества CO 2 .
Как только озеро насыщено, оно очень нестабильно, и оно испускает запах гнилых яиц и пороха, но для извержения необходим триггер. [ 10 ] В случае извержения озера Ньоса 1986 года оползни были подозреваемыми триггерами, но извержение вулкана, землетрясение или даже ветер и ливные штормы могут быть потенциальными триггерами. Лимнические извержения также могут быть вызваны постепенным насыщением газа на определенных глубинах, вызывающих развитие спонтанного газа. [ 11 ] Независимо от причины, спусковой крючок толкает газо насыщенную водой выше в озере, где пониженное давление недостаточно, чтобы сохранить газ в растворе. Плавушка из полученных пузырьков поднимает воду еще выше, выпуская еще больше пузырьков. Этот процесс образует колонку газа, в этот момент вода внизу подтягивается всасыванием , и она также теряет CO 2 в безудержном процессе. Это извержение разряжает газ в воздух и может вытеснить достаточно воды, чтобы сформировать цунами .
Лимнические извержения являются исключительно редкими по нескольким причинам. Во -первых, источник CO 2 должен существовать; Регионы с вулканической активностью наиболее подвержены риску. Во -вторых, подавляющее большинство озер является хломиктическим (их слои регулярно смешиваются), предотвращая накопление растворенных газов. Только меромиктические озера стратифицированы 2 , что позволяет CO оставаться растворенным. По оценкам, только одно мерусное озеро существует на каждые 1000 хломиктических озер. [ 12 ] Наконец, озеро должно быть очень глубоким, чтобы иметь достаточно под давлением воды, которая может растворить большое количество CO 2 .
Последствия
[ редактировать ]
Как только происходит извержение, CO 2 над озером формируется большое облако и расширяется в окружающий регион. Поскольку CO 2 плотнее к воздуха, он имеет тенденцию погружаться на землю, одновременно вытесняя дышащий воздух, что приводит асфиксии . CO 2 может сделать жидкости для организма человека очень кислой и потенциально вызывать CO 2 отравление . По мере того, как жертвы задыхаются за воздух, они фактически ускоряют асфиксию путем вдыхания CO 2 .
На озере Ньос газовое облако спустилось в соседнюю деревню, где он поселился, убив почти всех; Сообщалось о жертвах до 25 км (16 миль). [ Цитация необходима ] Изменение цвета кожи у некоторых тел заставляла ученых к гипотезе газового облака, в котором можно было содержать растворенную кислоту, такую как хлорид водорода , хотя эта гипотеза оспаривается. [ 13 ] Многие жертвы были обнаружены с волдырями на их коже, которые, как считается, были вызваны пролежни , которые, вероятно, были вызваны низким уровнем кислорода в крови в тех, кто удушьл углекислым газом. [ 14 ] Близлежащая растительность была в значительной степени не затронута, за исключением любого роста, непосредственно прилегающего к озеру. Там растительность была повреждена или уничтожена высотой 24 м (79 футов) цунами, вызванным насильственным извержением. [ 15 ]
Дегазация
[ редактировать ]Предпринимаются усилия по разработке решения для удаления газа из этих озер и предотвращения наращивания, которое может привести к другой катастрофе. Команда, возглавляемая французским ученым Мишелем Халбвачсом, начала экспериментировать на Лейк -Моноун и Лейк -Ньосе в 1990 году, используя сифоны, чтобы контролировать воды этих озер. [ 16 ] Команда расположила трубу вертикально в озере с верхним концом над поверхностью воды. Вода, насыщенная CO 2, попадает в дно трубы и поднимается на вершину. Более низкое давление на поверхности позволяет газу выходить из раствора. Только небольшое количество воды должно быть механически перекачено через трубу, чтобы запустить поток. Когда насыщенная вода поднимается, CO 2 выходит из раствора и образует пузырьки. Естественная плавучесть пузырьков тянет воду вверх по трубе с высокой скоростью, что приводит к фонтану на поверхности. Дегассифицирующая вода действует как насос, притягивая больше воды в нижнюю часть трубы и создавая самоподдерживающий поток. Это тот же процесс, который приводит к естественному извержению, но в этом случае он контролируется размером трубы.
Каждая труба имеет ограниченную насосную пропускную способность, и для озера Монун и Лейк -Ньос потребуется несколько доли, чтобы сделать значительную долю глубоководной воды и обеспечить безопасным озера. Глубокие озеро вода слегка кислые из -за растворенного CO 2 , который вызывает коррозию в трубы и электронику, что требует постоянного технического обслуживания. Существует некоторая обеспокоенность тем, что CO 2 из труб может оседать на поверхности озера, образуя тонкий слой невозможного воздуха и, таким образом, потенциально вызывая проблемы для дикой природы.
В январе 2001 года французская камерунская команда на озере Ньос была установлена, и в 2011 году была установлена одна труба, и в 2011 году были установлены еще две трубы с поддержкой финансирования от программы развития Организации Объединенных Наций . [ 17 ] [ 18 ] В 2003 году была установлена труба, а в 2006 году были добавлены еще два. [ 17 ] [ 18 ] Считается, что эти три трубы достаточны для предотвращения увеличения уровней CO 2 , удаляя приблизительно одинаковое количество газа, которое естественным образом попадает в ложе озера. [ Цитация необходима ] В январе 2003 года был одобрен 18-месячный проект в полностью Дега Лейк-Монун, [ 19 ] И с тех пор озеро было безопасным. [ 17 ]
Есть некоторые доказательства того, что озеро Мичиган в Соединенных Штатах спонтанно дегустается в гораздо меньшем масштабе каждую осень. [ 20 ]
Озеро Киву риски
[ редактировать ]
Озеро Киву не только примерно в 1700 раз больше, чем озеро Ньос , но также расположено в гораздо более густонаселенном районе, где вдоль берегов живут более двух миллионов человек. Часть в Демократической Республике Конго является местом активного вооруженного конфликта и низкого уровня государства для правительства ДРК, что препятствует как исследованиям, так и любым последующим смягчающим действиям. Озеро Киву еще не достигло высокого уровня CO 2 насыщения ; Если бы вода стала сильно насыщенной, извержение ливника предложило бы большой риск для жизни человека и животных, что может быть убито миллионы. [ 21 ]
Два значительных изменения в физическом состоянии озера Киву привлекли внимание к возможным извержению ливни: высокие показатели диссоциации метана и повышающая температура поверхности. [ 22 ] Исследования, исследующие исторические и современные температуры, показывают, что температура поверхности озера Киву увеличивается примерно на 0,12 ° C за десятилетие. [ 22 ] Озеро Киву находится в непосредственной близости от потенциальных триггеров: гора Нирагонго (активный вулкан, который разразился в январе 2002 года и мае 2021 года), зона активного землетрясения и других активных вулканов. [ 23 ]
В то время как озеро можно было бы дегрессировать таким же, как и на озере Монун и озеро Ньос, из -за размера озера Киву и объема газа, который он содержит, такая операция будет дорогой, что столкнется с миллионами долларов. [ Цитация необходима ] Схема, инициированная в 2010 году, для использования метана, захваченного в озере в качестве источника топлива для выработки электроэнергии в Руанде, привела к определенной степени дегазации CO 2 . [ 24 ] Во время процедуры извлечения легковоспламеняющегося метана, используемого для топливных электростанций на берегу, некоторые CO 2 удаляются в процессе, известном как очистка катализатора . Неясно, будет ли достаточно газа, чтобы устранить опасность извержения лимника на озере Киву.
Смотрите также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вулканические озера и газовые выбросы архивируют 2013-12-24 в машине Wayback USGS/ обсерваторию вулкана Каскады Архивируйте 2007-01-07 в машине Wayback , Ванкувер, Вашингтон.
- ^ Плутарх , жизнь Камилса , Архив интернет -классики ( MIT ), архивная из оригинала 18 февраля 2014 года , извлечен 4 февраля 2014 года
- ^ Вудворд, Джейми (7 мая 2009 г.), Физическая география средиземноморской , издательство Оксфордского университета ( Оксфорд ), ISBN 9780191608414 , архивировано с оригинала 22 сентября 2023 года , извлечено 23 октября 2015 г.
- ^ Ohba, Takehi, et al. «Депрессия, содержащая вода, обогащенную CO2, на дне озера Монун, Камерун, и последствия для извержения лимника 1984 года». Границы в Земле Науке , вып. 10, май 2022, с. 766791. Doi.org (Crossref) , https://doi.org/10.3389/feart.2022.766791.
- ^ Sigurdsson, H.; Девайн, JD; Чуа, FM; Пресс, FM; Прингл, MKW; Эванс, WC (1987). «Происхождение смертоносного газа взрывалась из озера Монун, Камерун». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 31 (1–2): 1–16. Bibcode : 1987jvgr ... 31 .... 1s . doi : 10.1016/0377-0273 (87) 90002-3 .
- ^ Клинг, Джордж У.; Кларк, Майкл А.; Вагнер, Глен Н.; Комптон, Гарри Р.; Хамфри, Алан М.; Девайн, Джозеф Д.; Эванс, Уильям С.; Локвуд, Джон П.; и др. (1987). «Газовая катастрофа на Лейк -Ньос 1986 года в Камеруне, Западная Африка» . Наука . 236 (4798): 169–75. Bibcode : 1987sci ... 236..169k . doi : 10.1126/science.236.4798.169 . PMID 17789781 . S2CID 40896330 . Архивировано из оригинала 2022-06-05 . Получено 2019-07-03 .
- ^ Венц, Джон (2020). «Опасность скрывается в африканском озере» . Познаваемый журнал . doi : 10.1146/Познание-100720-1 . S2CID 225118318 .
- ^ Джонс, Никола (23 сентября 2021 г.). "Насколько опасно взрывное озеро Африки Киву?" Полем Природа . Архивировано из оригинала 21 марта 2023 года . Получено 23 января 2023 года .
- ^ Розен, Джонатон В. (16 апреля 2015 г.). «Отличная газовая азартная игра озера Киву» . MIT Technology Review . Архивировано из оригинала 23 января 2023 года . Получено 23 января 2023 года .
- ^ «Электростанция, которая может предотвратить катастрофу» . 24 мая 2016 года. Архивировано с оригинала 28 июля 2021 года . Получено 28 июля 2021 года .
- ^ Тасси, Франко (2014). «Обзор структуры, опасностей и методов исследования озер NYOS с геохимической точки зрения» . Журнал лимнологии . 73 (1). doi : 10.4081/jlimnol.2014.836 .
- ^ Хакала, Ану (2005). Палеоэкологические и палеоклиматические исследования осадков озера Вяха-Питкуста и наблюдения за меромиксисом (докторская диссертация). Yliopistopaino. Архивировано из оригинала 2021-06-06 . Получено 2021-06-06 .
- ^ Freeth, SJ (1989). «Бедствие озера Ньос» . BMJ . 299 (6697): 513. doi : 10.1136/bmj.299.6697.513-A . PMC 1837334 . PMID 2507040 .
- ^ "Программа BBC Horizon" Killer Lakes " . Архивировано из оригинала 2020-02-05 . Получено 2007-02-14 .
- ^ Гусиаков, В.К. (2014). «Влияние цунами на африканский континент: исторические случаи и оценка опасности». В Исмаил-Заде, а.; Urrutia fucugauchi, J.; Kijko, A.; Takeuchi, K.; Zalypin, I. (ред.). Экстремальные природные опасности, риски бедствий и социальные последствия . Кембридж: издательство Кембриджского университета. п. 230. ISBN 978-1-107-03386-3 .
- ^ "BBC Cameroons" Killer Lake "Degassed" . Архивировано из оригинала 2013-09-21 . Получено 2013-09-20 .
- ^ Jump up to: а беременный в Джонс, Никола (2010). «Битва за Дега Смертельные озера продолжается» . Природа . 466 (7310): 1033. DOI : 10.1038/4661033A . PMID 20739980 .
- ^ Jump up to: а беременный Наср, Сьюзен (24 марта 2009 г.). «Как озеро Ньос внезапно убило 1700 человек?» Полем Howstuffworks.com . Архивировано из оригинала 21 сентября 2013 года . Получено 18 апреля 2013 года .
- ^ Никола Джонс (1 февраля 2003 г.). «Озеро потеряет своего тихого убийцы» . Newscientist . Архивировано из оригинала 2011-09-17 . Получено 2009-08-20 .
- ^ Отто, Лора (28 апреля 2017 года). «Когда озеро Мичиган отрыгивается» . Uwmresearch . Милуоки, Висконсин. Архивировано с оригинала 8 ноября 2019 года . Получено 28 февраля 2020 года .
- ^ Джонс, Никола. "Насколько опасно взрывное озеро Африки Киву?" Полем Природа . Springer Nature Limited. Архивировано из оригинала 11 октября 2022 года . Получено 11 октября 2022 года .
- ^ Jump up to: а беременный Кэссев, Сергей (2014). «Недавнее потепление озера Киву» . Plos один . 9 (10): E109084. Bibcode : 2014ploso ... 9J9084K . doi : 10.1371/journal.pone.0109084 . PMC 4189960 . PMID 25295730 .
- ^ Шмид, Мартин; Титце, Клаус; Халбвачс, Мишель; Лорк, Андреас; Макгиннис, Даниэль; Вуэст, Альфред (2002). «Риск вулкана - насколько опасно накопление газа в озере Киву? Аргументы для оценки риска в свете извержения вулкана в вулкане Нирагонго в 2002 году» (PDF) . Acta Vulcanologica . 14 (1–2): 15–122. doi : 10.1400/19084 . Архивировано (PDF) из оригинала на 2022-10-11 . Получено 2022-10-11 .
- ^ Райс, Ксан (16 августа 2010 г.). «Руанда использует вулканические газы из глубины озера Киву» . Хранитель . Лондон Архивировано с оригинала 11 июня 2016 года . Получено 12 декабря 2016 года .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Страница команды дегрессирует озеро Ньос
- Молчаливый убийца озера, чтобы быть разоруженным
- Озеро Ньос (1986)
- Дегустает озеро Ньос
- Взломать убийственные озера Камеруна
- Шмид, Мартин; Лорк, Андреас; Вуэст, Альфред; Халбвачс, Мишель; Tanyileke, Gregory (2003). «Разработка и анализ чувствительности модели для оценки стратификации и безопасности озера Ньоса во время искусственного дегазации» (PDF) . Динамика океана . 53 (3): 288. Bibcode : 2003ocdyn..53..288s . doi : 10.1007/s10236-003-0032-0 . S2CID 129370770 .
- Лорк, Андреас; Титце, Клаус; Халбвачс, Мишель; Вуэст, Альфред (2004). «Ответ на стратификацию озера Киву на приток лавы и потепление климата». Лимнология и океанография . 49 (3): 778–83. Bibcode : 2004limoc..49..778L . Citeseerx 10.1.1.487.7647 . doi : 10.4319/lo.2004.49.3.0778 . S2CID 140538251 .
- Озеро Монун
- BBC Cameroons "Killer Lake" Дегазировано
- Использование науки для решения проблем: убийственные озера Камеруна