Вулканическая опасность представляет вероятность того, что вулканические извержения или зависимому геофизические события будут происходить в данной географической зоне и в течение заданного временного окна. Риск , который может быть связан с вулканической опасности зависит от близости и уязвимости актива или популяции людей вблизи , где может произойти вулканическое событие.
Потоки лавы
Существуют разные формы изверженной лавы, которые могут представлять разные опасности . Лава Пахоехо гладкая и тягучая, а лава Аа - глыба и твердая. Лавовые потоки обычно следуют рельефу, погружаясь во впадины и долины и стекая вниз по вулкану. Потоки лавы похоронят дороги, сельхозугодья и другие формы личной собственности. [1] Эта лава может разрушать дома, машины и жизни, стоящие на пути. [2] Лавовые потоки опасны, однако они медленно движутся, и это дает людям время для реагирования и эвакуации из ближайших районов. Люди могут уменьшить эту опасность, не переезжая в долины или депрессии вокруг вулкана. [3]
Пирокластические материалы (тефра) и текучесть
Тефра - это обобщенное слово для различных обломков, которые выбрасываются из вулкана во время извержения, независимо от их размера. [4] Пирокластические материалы обычно классифицируются по размеру: пыль составляет <1/8 мм, зола составляет 1 / 8–2 мм, шлак - 2–64 мм, а бомбы и блоки -> 64 мм. [5] Существуют разные опасности, связанные с различными видами пирокластических материалов. Пыль и пепел могут покрывать автомобили и дома, делая автомобиль неспособным двигаться из-за скопления пыли в двигателе. Они также могут накладываться на дома и увеличивать вес крыши, вызывая обрушение дома. Кроме того, вдыхание золы и пыли может вызвать долгосрочные респираторные проблемы у людей, вдыхающих частицы. [6] Угольки - это горящие куски выброшенного вулканического материала, которые могут поджечь дома и лесные массивы. Бомбы и блоки могут поразить различные объекты и людей в пределах досягаемости вулкана. Снаряды могут быть брошены в воздух на тысячи футов и их можно найти в нескольких милях от начальной точки извержения. [7]
Пирокластическая поток является быстро движущихся (до 700 км / ч) очень горячей (~ 1000 ° С) масса воздуха и тефра , что заряды вниз по бокам вулкана во время взрывного извержения .
Опасности авиаперелетов
Пепел, выбрасываемый в воздух в результате извержения, может представлять опасность для самолетов, особенно для реактивных самолетов, частицы которых могут расплавиться из-за высокой рабочей температуры; затем расплавленные частицы прилипают к лопаткам турбины и изменяют свою форму, нарушая работу турбины. Опасные столкновения в 1982 году после извержения вулкана Галунггунг в Индонезии и в 1989 году после извержения горы Редут на Аляске повысили осведомленность об этом явлении. Международная организация гражданской авиации создала девять консультативных центров по вулканическому пеплу для наблюдения за облаками пепла и соответствующего консультирования пилотов. В 2010 извержений Eyjafjallajökull вызвал серьезные сбои в авиаперелетов в Европе.
Сели, наводнения, сели и лавины
Когда пирокластические материалы смешиваются с водой из ближайшего ручья или реки , они могут превратить водоток в стремительно движущиеся сели . Их называют лахарами ; [8] когда лахар содержит крупный материал, такой как глыбы скал и деревья, это поток вулканических обломков . [9] Лахары могут образовываться непосредственно из потока пирокластического материала, впадающего в реку, или, возможно, образовываться после основного извержения. Последние называются вторичными лахарами и образуются, когда дождь смачивает пепел и мусор, уже находящиеся на ландшафте, и слипается, катясь по рельефу. Подсчитано, что для превращения золы в лахар может потребоваться только 30% воды [ требуется осветление ] . [10] Чем толще и / или быстрее движется лахар, тем больше вероятность разрушить вещи 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 из них может быть трудно убежать, если они попадут в них. Лахары могут покрывать предметы, смывать предметы и могут сбивать предметы своей силой. Лахары, селевые потоки и селевые потоки, 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.
Обломки, выброшенные из вулкана, с каждым извержением прибавляются к склонам склона, делая их круче каждый раз. В конце концов, склон становится настолько крутым, что обрушивается, и начинается сход лавины. [11] Эти лавины переносят материал и мусор на очень большие расстояния с очень короткими интервалами. Это делает систему предупреждения практически невозможной, потому что обрыв склона может произойти в любой момент. Лавина уничтожит все на своем пути, включая личное имущество, дома, здания, транспортные средства и, возможно, даже дикую природу. Если удар материалов в лавине не разрушит человека или объект при первом контакте, это может привести к повреждению из-за веса продолжительного материала на объектах. [12]
Вулканические газы
Большие, взрывчатые извержения вулканов впрыснуть пары воды (Н 2 О), двуокись углерода (CO 2 ), диоксид серы (SO 2 ), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF) и золы (пылевидную породу и пемзу ) в стратосферу на высоту 16–32 км (10–20 миль) над поверхностью Земли. Наиболее значительные воздействия от этих закачек связаны с преобразованием диоксида серы в серную кислоту (H 2 SO 4 ), которая быстро конденсируется в стратосфере с образованием мелких аэрозолей сульфата . Одних выбросов SO 2 от двух различных извержений достаточно для сравнения их потенциального воздействия на климат. [13] Аэрозоли увеличивают альбедо Земли - отражение излучения Солнца обратно в космос - и, таким образом, охлаждают нижнюю атмосферу или тропосферу Земли; однако они также поглощают тепло, излучаемое Землей, тем самым нагревая стратосферу . Несколько извержений в течение последнего столетия привели к снижению средней температуры на поверхности Земли до половины градуса (шкала Фаренгейта) на период от одного до трех лет; двуокись серы от извержения вулкана Уайнапутина, вероятно, вызвала голод в России 1601–1603 годов . [14]
Кислотный дождь
Сульфатные аэрозоли вызывают сложные химические реакции на своей поверхности, которые изменяют химические соединения хлора и азота в стратосфере. Этот эффект, вместе с повышенным уровнем хлора в стратосфере из-за загрязнения хлорфторуглеродами , приводит к образованию монооксида хлора (ClO), который разрушает озон (O 3 ). По мере того, как аэрозоли растут и коагулируют, они оседают в верхних слоях тропосферы, где служат ядрами перистых облаков и дополнительно изменяют радиационный баланс Земли . Большая часть хлористого водорода (HCl) и фтороводорода (HF) растворяется в каплях воды в изверженном облаке и быстро падает на землю в виде кислотного дождя . Внесенный пепел также быстро падает из стратосферы; большая часть его удаляется в течение нескольких дней или недель. Наконец, взрывные извержения вулканов высвобождают углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, и, таким образом, являются глубоким источником углерода для биогеохимических циклов. [15]
Выбросы газов вулканов являются естественным источником кислотных дождей. Вулканическая деятельность ежегодно высвобождает от 130 до 230 тераграмм (от 145 до 255 миллионов коротких тонн ) углекислого газа . [16] Вулканические извержения могут привести к попаданию аэрозолей в атмосферу Земли . Крупные инъекции могут вызывать визуальные эффекты, такие как необычно красочные закаты, и влиять на глобальный климат в основном за счет его охлаждения. Извержения вулканов также способствуют добавлению питательных веществ в почву в результате процесса выветривания вулканических пород. Эти плодородные почвы способствуют росту растений и различных культур. Извержения вулканов также могут создавать новые острова, поскольку магма остывает и затвердевает при контакте с водой.
Землетрясения могут возникать из-за вулканической активности. Эти землетрясения могут вызвать топографическую деформацию и / или разрушение зданий, домов, автомобилей и т. Д. Есть два различных типа этих землетрясений: вулканические тектонические землетрясения и длительные землетрясения. «Землетрясения, вызванные изменениями напряжения в твердой породе в результате нагнетания или удаления магмы (жидкой породы), называются вулканотектоническими землетрясениями». [17] Они опасны из-за возможности трещин в грунте или обрушения откосов, поэтому они разрушают все на своем пути. [17] Длительные землетрясения, которые происходят, когда магма внезапно проникает в окружающие породы, обычно рассматриваются как предвестники фактического извержения. [17]
Примеры
Доисторический
Вулканическая зима , как полагают, произошло около 70 тысяч лет назад после supereruption из озера Тоба на острове Суматра в Индонезии. [18] Согласно теории катастрофы Тоба, которую придерживаются некоторые антропологи и археологи, она имела глобальные последствия [19], убив большинство людей, живших тогда, и создав узкое место среди населения, которое повлияло на генетическую наследственность всех людей сегодня. [20]
Было высказано предположение, что вулканическая активность вызвала или способствовала массовым вымираниям в конце ордовика , перми-триаса , позднего девона и, возможно, другим. Масштабное извержение, сформировавшее Сибирские ловушки , 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 человек. лет назад [21], который, по оценкам, убил 90% видов, существовавших в то время. [22]
Исторический
Извержение горы 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. [23] В большей части Северного полушария урожай сельскохозяйственных культур был неурожайным, и домашний скот погиб, что привело к одному из самых страшных голодовок 19 века. [24]
Холодная зима 1740–1741 годов, которая привела к повсеместному голоду в Северной Европе, также может быть обязана своим происхождением извержению вулкана. [25]
Мониторинг и смягчение последствий
По словам Джона Эверта и Эда Миллера в публикации 1995 года, «подавляющее большинство потенциально активных вулканов мира не подлежат наблюдению». Менее четверти вулканов мира, исторически действующих в мире, находятся под наблюдением. Только двадцать четыре вулкана во всем мире подвергаются тщательному контролю на предмет активности. Они также заявляют, что «семьдесят пять процентов крупнейших взрывных извержений с 1800 года произошли на вулканах, ранее не имевших извержений». [26]
Наблюдая за сейсмической и геологической активностью, 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 по интенсивности извержения (по скорости извержения магмы). [27] Существуют также различные виды спутников и изображений, такие как спутниковые изображения InSAR, которые отслеживают деятельность, не видимую невооруженным глазом. [28]
Однако ситуация несколько изменилась с проведением Международного десятилетия по уменьшению опасности стихийных бедствий [29] и Иокогамской стратегией с 1994 года. [30] Отчет о глобальной оценке рисков (GAR) представляет собой двухгодичный обзор и анализ стихийных бедствий, публикуемый Соединенными Штатами. Управление ООН по снижению риска бедствий (UNISDR). Отчет реализует Хиогскую рамочную программу действий ООН. [31]
Zadeh et al. (2014) предоставляют обзор рисков и социальных последствий экстремальных природных опасностей и оценку глобального риска вулканов и содержат призыв к созданию всемирной вулканологической организации, сопоставимой с ВМО. [32] ЕС недавно начал крупные исследовательские программы, связанные с оценкой рисков, сравните:
- NOVAC - Сеть по наблюдению за вулканическими и атмосферными изменениями, [33] [34]
- MULTIMO Междисциплинарный мониторинг, моделирование и прогнозирование вулканической опасности, риска взрывных извержений и поддержка принятия решений для населения ЕС, которому угрожают извержения вулканов,
- ERUPT Процессы и временные рамки эволюции магмы в вулканических системах
- E-RUPTIONS Система спутниковой связи и интернет-сейсмического мониторинга для прогнозирования извержений вулканов и управления рисками
- EXPLORIS: риск извержения взрывов и поддержка принятия решений для населения ЕС, которому угрожают извержения вулканов [35]
Британская геологическая служба имеет различные текущие программы вулканологии. [36]
Смотрите также
- Десятилетие вулканов
Рекомендации
- ^ Kusky, 24
- ↑ Рози, 63
- ^ Эрнст и др. ал, 6693
- ^ USGS, Вулканические опасности: тефра, включая вулканический пепел
- ↑ Декер, 122
- ^ Вулканические опасности, Орегон Департамент геологии и минеральной промышленности
- ^ Kusky, 27
- ^ Olsen, et. al 48
- ↑ Декер, 144
- ^ Kusky 30
- ^ Жизнь с вулканами (USGS) 18
- ↑ Локвуд, 42 года.
- ^ Майлз, MG; Грейнджер, Р.Г.; Хайвуд, EJ (2004). «Значение силы и частоты извержений вулканов для климата» (PDF) . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 130 (602): 2361–2376. Bibcode : 2004QJRMS.130.2361M . DOI : 10.1256 / qj.03.60 .
- ^ Калифорнийский университет - Дэвис (25 апреля 2008 г.). «Извержение вулкана 1600 г. вызвало глобальные потрясения» . ScienceDaily .
- ^ McGee, Kenneth A .; 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 года . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
- ^ «Вулканические газы и их воздействие» . Геологическая служба США . Проверено 16 июня 2007 года .
- ^ a b c Вулканические землетрясения
- ^ "Извержение супервулкана на Суматре привело к вырубке леса в Индии 73000 лет назад" . ScienceDaily . 24 ноября 2009 г.
- ^ «Новая партия - 150 000 лет назад» . BBC. Архивировано из оригинального 26 марта 2006 года.
- ^ «Когда люди оказались на грани исчезновения» . BBC. 9 июня 2003 . Проверено 5 января 2007 года .
- ^ О'Хэнлон, Ларри (14 марта 2005 г.). «Супер сестра Йеллоустоуна» . Канал открытия . Архивировано из оригинального 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 антропогенные последствия самого крупного известного исторического извержения: вулкана Тамбора (Индонезия) 1815 года». Успехи в физической географии . 27 (2): 230–259. DOI : 10.1191 / 0309133303pp379ra . S2CID 131663534 .
- ^ Ó Града, Кормак (6 февраля 2009 г.). «Голод: краткая история» . Издательство Принстонского университета. Архивировано из оригинального 12 января 2016 года.
- ^ «Программа по оказанию помощи при вулканических катастрофах USGS / OFDA» . Геологическая служба США . 21 марта 2001 . Проверено 25 февраля 2010 года .
- ^ Вулканические опасности Йеллоустонского национального парка
- ^ Чжун и др. ал 55
- ^ 1994/31. Международное десятилетие уменьшения опасности стихийных бедствий
- ^ Сравните вклад Международной ассоциации вулканологии и химии недр Земли в Международное десятилетие.
- ^ Отчет о глобальной оценке рисков (GAR)
- ^ «Экстремальные природные опасности, риски бедствий и социальные последствия, Заде и др. Издательство Кембриджского университета, 17.04.2014».
- ^ Домашняя страница NOVAC
- ^ Сеть для наблюдения за вулканическими и атмосферными изменениями (NOVAC) -Глобальная сеть для мониторинга вулканического газа: схема сети и описание прибора
- ^ Программы ЕС по вулканологии
- ^ Краткое изложение недавних проектов вулканологии Сью Лафлин, Британская геологическая служба
Библиография
- Каттер, Сьюзан , (1993) Жизнь с риском: география технологических опасностей, издательство 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. Тиув, « Достижения в области дистанционного зондирования вулканической активности и опасностей» с особым вниманием к приложениям в развивающихся странах, Международный журнал дистанционного зондирования; Ноя 2008, т. 29 Выпуск 22
- Фаузиати, С. и К. Ватанабе, Онтология вулканической системы и оценка вулканических опасностей, Международный журнал геоинформатики; Декабрь 2010 г. 6 Выпуск 4 Статья
- Куски, 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 воздействия на физическое здоровье из-за вулканических опасностей: использование экспериментальных систем для оценки легочной токсичности вулканического пепла, Американский журнал общественного здравоохранения; Мар 86 Дополнение, Том. 76 Выпуск 3
- Олсен, Крис Б. и Джонатан С. Фрухтер, Определение физических и химических характеристик вулканических опасностей, Американский журнал общественного здравоохранения; Приложение Mar86, Vol. 76 Выпуск 3
- Рози, Мауро, Паоло Папале, Лука Лупе и Марко Стоппато, (2003) Volcanoes, Firefly Books Ltd. Publishing ISBN 1-55297-683-1
- Геологическая служба США, Жизнь с вулканами Программа геологической службы по изучению вулканических опасностей. (1991). Циркуляр Геологической службы США 1073.
- Чжун Лу, Цзисянь Чжан, Юнхонг Чжан и Даниэль Дзурисин, Мониторинг и характеристика природных опасностей с помощью спутниковых изображений InSAR, Журнал Annals of GIS; Март 2010, т. 16 Выпуск 1
Внешние ссылки
- http://volcanoes.usgs.gov/
- http://www.uwec.edu/jolhm/EH2/Erickson/index.html
- http://www.geo.mtu.edu/volcanoes/hazards/primer/
- http://www.oregongeology.org/sub/earthquakes/volcanoes.htm
- http://vulcan.wr.usgs.gov/Hazards/framework.html