чем опасно извержение вулкана
Почему извержение вулкана опасно для людей и каковы его последствия?
Вулканы представляют большую опасность для человек, причем пострадать могут даже люди, находящиеся во время извержения на противоположной стороне земного шара.
При извержении наружу выходят огромные потоки лавы, температура которой может превышать 1000° С. Естественно, что эти потоки уничтожают всё живое в окрестностях вулкана. Часто многие поселения людей расположены непосредственно на склонах вулканов (например, часть города Неаполь). Они могут быть уничтожены при извержении.
Ещё большую опасность для человека представляют облака газа и пепла, образующиеся при извержении. Они перемещаются значительно быстрее, чем потоки лавы, и от них сложнее «убежать». Известно, что во время извержения Везувия в 79 г. большинство жителей близлежащего города Помпеи погибло из-за того, что пепел просто засыпал город. Также многие задохнулись из-за ядовитых испарений, выделяемых вулканом.
Часть пепла, попадающего в атмосферу, быстро выпадает на Землю, но другая часть задерживается там надолго. Этот пепел угрожает самолетам, так как способен повредить их двигатели. Более того, при самых масштабных извержениях в атмосферу попадает столь много пепла, что он вызывает изменения климата на всей планете. Например, считается, что одной из причин голода 1601-1603 г. в России, из-за которого во многом и началось Смутное время, было извержение вулкана Уайнапутина в Южной Америке в 1600 г. Резкое похолодание 1816 г. в Европе и США было вызвано извержением вулкана Тамбора в 1815 г.
Список использованных источников
Что делает вулкан смертоносным?
Автор фото, Getty Images
Извержение вулкана Стромболи в Италии
Все вулканы разные, и их потенциальная разрушительная сила зависит от многих факторов: истории извержений конкретного вулкана, типа его магмы, типа самого вулкана и от того, сколько людей живут в непосредственной близости.
Но начнем с начала…
Можно ли предсказать следующее крупное извержение?
Автор фото, Getty Images
Для многих вулканов вопрос состоит не в том, произойдет ли извержение, а в том, когда именно это случится
Доктор Эрик Клеметти из Университета Денисона в штате Огайо говорит, что масштабы извержения предсказать сложно.
В случае с вулканом Фуэго в Гватемале, извержение, по словам доктора Клеметти, было необычайно мощным, поэтому специалистам было крайне сложно предсказать его масштабы, основываясь на предыдущем опыте.
Как заметить опасность
Автор фото, Getty Images
Исландский вулкан Эйяфьятлайокудль. Лед и снег вокруг вулкана покрыты слоем пепла. Вулканический пепел, поднявшись на много километров в атмосферу, может за несколько дней окутать всю планету.
Как ученые определяют, какой именно вулкан представляет наибольшую опасность?
Классифицировать вулканы сложно. Например, до недавнего времени вулкан Килауэа на Гавайских островах считался наиболее активным в мире, но не самым опасным.
Вот за чем следят вулканологи.
История извержений вулкана
История извержений вулкана может насчитывать многие тысячелетия.
Автор фото, Getty Images
Лава остывает в течение долгого времени, но ее поток движется относительно медленно и лишь на небольшие расстояния
На основании данных о прошлых извержениях невозможно с точностью предсказать, как именно будет вести себя вулкан в будущем, но исторические данные дают возможность понять, как именно он обычно извергается. Вот на что смотрят ученые:
Местное население
Автор фото, Getty Images
Жизнь неподалеку от вулкана может быть непредсказуемой. Люди, живущие близ вулкана Майон на Филиппинах, занимаются своими делами, несмотря на небольшое извержение
Чем больше плотность населения вблизи вулкана, тем выше риск для жизни людей.
Но есть и другие факторы, о которых не стоит забывать. С какой скоростью течет лава из этого конкретного вулкана? Насколько хороши дороги и другая транспортная инфраструктура в этой местности? Легко ли добраться до местных жителей? Находятся ли местные деревни и поселки непосредственно на пути движения лавы?
Радиус зоны опасности большого, мощного вулкана, склонного к взрывным извержениям, может достигать 100 километров, а пепел и газ, могут затронуть местность в сотнях километрах от кратера.
Извержение вулкана
Вулканические извержения – одни из самых мощных и разрушительных явлений природы. Давайте узнаем, какие процессы, происходящие в недрах Земли, стоят за столбами черного пепла и реками раскаленной лавы.
Что такое извержение вулканов
Вулканы можно сравнить с бездонными котлами, кипящими в недрах Земли. Большинство расположено на стыке тектонических плит. Они разбросаны по всему миру. На планете около 1500 активных вулканов. Около 600 из них извергались в период истории человечества. Около 160 – каждое десятилетие, от 50 до 70 – ежегодно. На дне мирового океана – несчетное количество морских вулканов.
Понятие «вулканизм» относится не только к извержениям. Оно обозначает весь круг природных явлений, связанных с расплавленными массами магмы и их побочными продуктами, как поверхностном, так и глубинном уровне.
Строение вулканов
На вершине вулкана находится кратер. Внутри – лавовыводящий канал или жерло.
По форме выделяют несколько видов вулканов:
Для оценки этого явления разработана шкала VEI. Она не имеет верхней границы, каждое следующее значение обозначает извержение, которое в 10 раз сильнее предыдущего. Самые мощные, известные на сегодняшний день, оцениваются в 8 баллов.
Потоки лавы
Супервулканы
Существуют супервулканы, их насчитывается около 20. Они извергаются из-за чудовищной силы взрыва под землей. Это происходит очень быстро и имеет огромные последствия для климата. Эти гиганты имеют форму огромной кальдеры. Супервулканы извергаются примерно один раз в 50 000 лет.
Почему происходят извержения вулканов
В глубине нашей планеты температура достигает 4500°С. Это почти столько же, сколько и на поверхности Солнца. Земной шар состоит из земной коры, мантии и ядра. Чем ближе к центру, тем большее давление испытывают находящиеся там вещества. При столкновении и сдвиге плит в коре возникают трещины и давление в этом месте понижается. Магма (это расплавленная мантия) движется к поверхности и происходит выброс. На поверхность Земли выходит смесь газов, магмы, горных пород и вулканического пепла, образующих пирокластический поток.
Принято выделять три этапа извержения – субвулканический (подъем магмы в коре), само извержение и поствулканическая стадия (выбросы прекращаются, наблюдается выделение паров и газовых струй).
Выброс пепла
Классификация извержений
Ученые выделяют следующие типы извержений:
Последствия
Лава, мчащаяся в разные стороны с огромной скоростью, уничтожает и сжигает все на своем пути. Вулканы стирали с лица Земли целые города. Подводные вулканы вызывают мощнейшие волны – цунами, которые затопляют прибрежные районы. Извержения вулкана могут вызвать даже изменения климата. Застывшая лава формирует рельеф и меняет тем самым ландшафт нашей планеты.
Разрушительные последствия явления
Меры безопасности
Активность вулкана невозможно предотвратить, единственный способ спастись – эвакуация населения из опасной зоны. Поэтому важной мерой безопасности является прогнозирование извержений.
Для этого больше 100 лет назад был разработан прибор – сейсмометр. Он работает по принципу маятника.
В активных вулканах происходят сотни небольших землетрясений. Часть конструкции прибора уходит на несколько метров Землю. Волна от землетрясений толкает бетонный постамент, на котором расположен прибор. Колебания коры передаются на барабан с бумагой, и тот начинает раскачиваться. Также имеется неподвижная стрелка, уравновешенная грузами. Во время раскачивания барабана она прорисовывает на нем волну. В 1915 году, когда началось использование сейсмометра, струйных принтеров еще не было, и ученые вручную коптили кальку, чтобы стрелка могла начертить на ней след.
Анализируя полученные данные, сейсмологи выделили особо значимые сигналы. Например, сигнал А-типа Он имеет четкое начало и резкое окончание. Это признак того, что магма раскалывает камни вулкана, продвигаясь к поверхности, чем она ближе к кратеру, тем чаще будут такие сигналы.
Позже выделили сигналы B-типа. Они длиннопериодные, не имеют ярко выраженного начала, и характеризуются медленным, последовательным угасанием. Сигналы этого типа – самые точные предвестники извержений. Они показывают рост давления в жерле вулкана, которое создается вулканическими газами и магмой.
Самые сильные извержения в истории
Рассмотрим наиболее мощные из известных на данный момент извержений:
Извержение – завораживающее зрелище, олицетворяющее силу и мощь сил природы. Кратеры потухших и действующих вулканов привлекают сотни путешественников по всему миру. Наверно, из-за того, что в таких местах можно по-настоящему прочувствовать дыхание нашей планеты.
Канарский вулкан Кумбре-Вьеха заподозрили в нетипичном поведении
Instituto Volcanológico de Canarias / Facebook
На основе данных об изменениях сейсмичности в период, предшествовавший пробуждению вулкана Кумбре-Вьеха на канарском острове Ла-Пальма, американский вулканолог пришел к выводу о нетипичном характере его активности. Сравнительно долгие периоды затишья и усиления сейсмичности перед извержением отличают его от большинства проявлений базальтового вулканизма, как и значительная доля пирокластики в продуктах извержения, сообщает статья, вышедшая в журнале Science. Изучение особенностей режима вулкана как во время активизации, так и на стадии покоя, поможет в прогнозировании и оценке рисков при будущих извержениях.
Согласно современным представлениям, источником вулканизма Канарских островов служит горячая точка — область интенсивного магмообразования, питаемая восходящим потоком мантийного вещества. Такие вулканы извергают, как правило, горячую базальтовую лаву и могут проявлять слабую или умеренную стромболианскую активность, то есть выбрасывать пирокластический материал (пепел, лапилли и вулканические бомбы). Гряда Кумбре-Вьеха в южной части острова Ла-Пальма — самый активный вулканический центр на Канарских островах. Начиная с XVI века — с тех пор, как архипелаг окончательно вошел в состав Испанского королевства, — на его островах исторически зафиксировано 13 извержений. Шесть из них случились в районе Кумбре-Вьеха. Продолжительность периодов покоя между ними колебалась от 24 до 237 лет. Последний такой период длился полвека (после извержения Тенегия в 1971 году) и завершился пробуждением вулкана в начале осени 2021 года.
Извержение, продолжающееся более 70 дней, уже унесло одну человеческую жизнь (после очистки от пепла крыши собственного дома скончался 72-летний мужчина) и потребовало эвакуации около 7000 человек. Материальный ущерб от разбушевавшейся стихии оценивается более чем в 400 миллионов евро. Уничтожены жилые дома в нескольких населенных пунктах, пострадали дорожная инфраструктура и сельскохозяйственный сектор. Неоднократное закрытие аэропорта Ла-Пальмы, вызванное выбросами пепла, также повлекло значительные убытки. Лавовые потоки погребли под собой свыше 11 квадратных километров. Беды, которые Кумбре-Вьеха причинила жителям Ла-Пальмы, обострили вопрос о возможностях прогнозирования извержений и оценке опасности для более эффективного управления рисками в будущем.
Самые ранние достоверные признаки, указывающие на активизацию вулканизма, были зарегистрированы в южной части острова в октябре 2017 года и в феврале 2018 года как последовательные сейсмические рои. Первый из них длился восемь дней и насчитывал 128 землетрясений магнитудой 0,1–2,7 с гипоцентрами на глубине около 21 километра. Второй продолжался пять дней и состоял из 84 землетрясений магнитудой 1,4–2,6 со средней глубиной гипоцентра 26 километров. Несмотря на относительную кратковременность второго роя, в ходе его высвободилась сейсмическая энергия 6,68×10 9 джоулей — вдвое выше, чем при первом рое. О формировании магматического резервуара говорил и состав газов, эмиссия которых сопровождала эти сейсмические события. Его отличало повышенное содержание водорода, торона (короткоживущий изотоп радон-220, традиционно именуемый эманацией тория), а также гелия-3 по отношению к гелию-4. Дополнительным признаком приближающегося извержения стали деформации поверхности на Ла-Пальме, зафиксированные методами спутниковой геодезии.
После некоторого затишья слабая сейсмическая активность возобновилась в июле 2020 года, а с 11 сентября 2021 года ее характер резко изменился. Количество землетрясений быстро выросло до нескольких сотен в день, а максимальная магнитуда достигла 4,2. Глубина гипоцентров уменьшилась до 8–13 километров, и это означало, что магма мигрирует к поверхности. 19 сентября на западном склоне вулкана началось излияние лавы, а также выбросы газа и пирокластики.
Изучая динамику изменений, которые претерпевала сейсмическая активность до начала текущего извержения, вулканолог Марк-Антуан Лонгпре (Marc-Antoine Longpré) из Городского университета Нью-Йорка обнаружил в ней черты, не характерные для поведения базальтового вулкана. Исследователь опирался на результаты статистического анализа, объединившего данные по продолжительности стадий покоя и периодов активизации перед извержением у вулканов разных типов. Для базальтовых вулканов время покоя составляет от нескольких месяцев до нескольких лет, а время активизации варьирует в пределах от нескольких минут до нескольких дней. Примерами могут служить высокоактивные Этна, расположенная в зоне субдукции, и Килауэа — один из элементов Гавайской горячей точки. Кумбре-Вьеха функционирует в другом режиме, хотя тоже извергает преимущественно лавы основного состава, образующие такие породы, как базальт, трахибазальт, базанит и тефрит.
Слева: изменения уровня сейсмической активности в районе вулканического комплекса Кумбре-Вьеха с октября 2017 года до начала извержения в сентябре 2021 года; справа: резкое усиление сейсмической активности в последние восемь дней перед извержением
Земля бурлит: чем опасно массовое извержение вулканов и как пепел меняет климат
Роман Вильфанд рассказал об ощутимых последствиях автивности Ключевской Сопки, Этны и других вулканов
Роман Вильфанд рассказал об ощутимых последствиях автивности Ключевской Сопки, Этны и других вулканов.
В последнее время на всей планете наблюдается рост вулканической активности. В конце февраля – начале марта начали извергаться как минимум четыре крупных вулкана. Научный руководитель Росгидромета Роман Вильфанд рассказал Sobesednik.ru, почему извержение вулканов может привести к похолоданию и как все это влияет на климат.
Пепел «съедает» солнечное тепло
– В разных частях света сейчас одновременно извергаются как минимум четыре вулкана. Чем это чревато? Надо ждать природных каткализмов?
– Нашей планете 4,5 млрд лет. И за это время было очень много вулканических сейсмических событий. Собственно говоря, Земля – умеренно молодая планета, и она, конечно же, бурлит. Вулканология, сейсмология – невероятно интересная наука, но эта совершенно особая область знаний.
Вы говорите о четырех извергающихся вулканах. На самом деле их гораздо больше, поверьте мне. Одни постоянно действуют в нормальном режиме, другие – в полупассивном, третьи – в более активном. Вулканическая деятельность всегда была и будет.
наше досье
Какие вулканы проснулись в феврале-марте 2021 года
– Активность вулканов как-то влияет на изменение климата?
– В метеорологии, климатологии очень много аспектов, связанных именно с вулканической деятельностью. Есть много теорий, связанных с изменением климата. Одна из них так и называется – вулканическая.
Изложу коротко ее суть: когда вулканы очень активны, результат их деятельности – вулканический пепел – попадает не в тропосферу, а гораздо выше, в стратосферу. А попав туда, он не исчезает быстро, а функционирует там годами, перемещаясь в стратосфере по законам циркуляции. Так вот, этот пепел оказывает очень существенное влияние на климат.
Дело в том, что солнечная энергия либо поглощается дисперсным составом пепла, либо отражается. И если вулканов извергается очень много, то и пепла в стратосфере оказывается очень много и происходит климатическое похолодание.
Я говорю не только о тех вулканах, которые извергаются, а и о тех, которые уже закончили извержение. Ну, скажем, вулкан Пинатубо (Филлипины), вулкан Попокатепетль (Мексика), многие другие. В течение какого-то времени они были очень активными, потом их активность прекратилась. Но последствия этих выбросов мы чувствуем очень долго.
Я специально акцентирую внимание на том, что пепел в стратосфере существует годами. В результате нарушается тепловой баланс земной поверхности. И это приводит к похолоданию, иногда и к периодам длительного похолодания. Конечно, это происходит, когда вулканы либо очень долго действуют, либо произошло очень мощное извержение нескольких десятков вулканов (как это было раньше).
Не буду утверждать, что все это абсолютно точно, но это – одна из теорий, которая не опровергается учеными и воспринимается ими.
Вулканы помогут справиться с глобальным потеплением?
– Это возможное похолодание «от вулканов» способно уравновесить то изменение климата в сторону потепления, которое так волнует сейчас человечество?
– Такая идеология сейчас разрабатывается, она так и называется: геоинжиниринг. И заключается в том, что нужно находить какое-то противодействие потеплению климата, вызванного человеческой деятельностью, антропогенным воздействием.
Упрощенно она заключается в том, что если удастся постоянно поддерживать определенный состав сернистых соединений в дисперсном виде в стратосфере, солнечная энергия будет поглощаться и отражаться. И таким образом то тепло, которое образовалось в результате парниковых газов – а это явная деятельность человека – будет уравновешиваться. Солнечная энергия частично не будет достигать подстилающей поверхности.
Не могу сказать, что очень уж позитивно отношусь к этой теории, но это одно из новых научных направлений, которое сейчас активно обсуждается.
– А почему вы относитесь к этому направлению скептически?
– По принципу врачей: не навреди. Любое вторжение в природную среду – весьма деликатный процесс, который нужно детальнейшим образом промоделировать, рассчитать последствия как в ближайшей перспективе (нескольких месяцев, лет), так и в отдаленной. Ведь жить на Земле должны не только наши внуки и правнуки, а и более далекие поколения потомков. И в таких неоднозначных вопросах нужно действовать очень продуманно. Поэтому направление геоинжиниринга существует, но пока только в умах ученых.
Как вулканы мешают авиаперелетам
– Говорят, что лава, извергающаяся Ключевской Сопкой на Камчатке, может привести к подтоплению вечной мерзлоты, и тогда мало не покажется. Это так?
– Тут, скорее, речь идет не о камчатском вулкане (или о нескольких камчатских вулканах), а о том явлении, которое обнаружили на Ямале, когда действительно в зоне вечной мерзлоты обнаружили пустоты, в которых происходят процессы, связанные с вулканической деятельностью. Это совершенно новый объект исследования, очень неизученный. Думаю, что никаких выводов делать пока не нужно: слишком рано. Но, конечно, это совершенно необычно.
Ключевская Сопка на Камчатке // Фото: Global Look Press
– На что еще могут оказать воздействие вулканы?
– Прежде всего, на авиаперелеты. Но как только появляются признаки вулканической активности, все мировые центры зональных прогнозов обязаны мгновенно рассчитать перенос продуктов вулканической деятельности. Потому что для штурманов очень важно понимать, где и в каком месте есть их концентрация. Речь не только о видимости во время полета, но, что гораздо более важно, о видимости при взлете-посадке.
Во-вторых, дисперсная составляющая вулканической пыли оседает на моторах, и тем самым вызывает технические проблемы.
Все это четко просчитать – задача непростая. Вот если знать точно функцию источника вулкана, тогда по химико-транспортным и по физико-транспортным моделям можно рассчитать, в какую сторону, какова концентрация.
Кстати, на Камчатке с этим особых проблем нет. Там хорошо известны все параметры, и все правила проложены. В общем, деятельность камчатского вулкана не оказывает никакого влияния на задачи авиаобеспечения.
А вот, скажем, извержение вулкана Эйяфьятлайокудль (Исландия) в 2010-м стало настоящим событием. Тогда фактически было прекращено авиасообщение с Европой. И надо было быстро рассчитать все возможные модели, что было нелегко – вулкан же пульсировал. Но в результате справились, и достаточно успешно. Хотя воздушное пространство на некоторое время все же пришлось закрыть.
«Пепел «гулял» взад-вперед по экватору»
– А как циркулирует вулканический пепел в стратосфере?
– Это удивительная вещь! Думаю, об этом мало кто знает. Довольно долго у метеорологов было вполне четкое представление о том, как это происходит. И вдруг в середине 1960-х обнаружился совершенно удивительный факт.
Начал очень мощно действовать один из вулканов на островах Индонезии, вулканический пепел которого оказался в стратосфере. А тогда уже наступила спутниковая эра, и хотя еще не было таких мощных спектрометров, как сейчас, но за состоянием стратосферы наблюдать уже было можно. Вот и за этой вулканической пылью наблюдали. Оказалось, что в течение какого-то времени она перемещалась на экваторе – с запада на восток и потом вдруг повернула вспять начала перемещаться обратно – с востока на запад. Индонезия, напомню, находится в экваториальном поясе.
– То есть пыль от индонезийского вулкана «гуляла» взад-вперед строго над той зоной, откуда была выброшена?
– Именно так. А сравнительно недавно ученые-теоретики – математики из Института вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) – с помощью очень сложных вычислений прояснили, почему происходит это явление. Оно даже получило название: квазидвухлетняя цикличность нижней экваториальной стратосферы.
В течение примерно одного года воздушные массы на экваторе (в слое где-то от 20 до 40 км) перемещаются с запада на восток. И примерно такое же количество времени – с востока на запад. Это очень интересный эффект, и сейчас он используется во всех моделях общей циркуляции атмосферы, учитывается в прогнозах – как на долгие сроки, на сезоны, даже десятилетия, так и в более краткосрочных прогнозах.