Вулканические опасности - Volcanic hazards

На схематической диаграмме показаны некоторые из множества причин, по которым вулканы могут создавать проблемы для находящихся поблизости.

А вулканическая опасность вероятность того, что вулканический извержение или связанное с ним геофизическое событие произойдет в данной географической области и в пределах указанного временного окна. В рисковать которые могут быть связаны с вулканической опасностью, зависит от близости и уязвимости объекта или населения, находящегося поблизости от места, где может произойти вулканическое событие.

Потоки лавы

Существуют разные формы эксцентричный лава, которая может дать разные опасности. Pahoehoe лава гладкая и вязкая, а Аа лава глыбовая и твердая. Лавовые потоки обычно следуют рельефу, погружаясь в депрессии и долины и стекает по вулкану. Потоки лавы похоронят дороги сельхозугодья и другие формы личной собственности.[1] Эта лава может разрушить дома, машины и жизни, стоя 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] Пирокластический материалы, как правило, классифицируются по размеру: пыль составляет <1/8 мм, зола составляет 1 / 8–2 мм, шлак - 2–64 мм и бомбы и блоки оба> 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 крыш, вызывая обрушение дома. Кроме того, вдыхание золы и пыли может вызвать длительное респираторный проблемы у людей, вдыхающих частицы.[6] Пепла - 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]

А пирокластический поток представляет собой быстро движущуюся (до 700 км / ч) чрезвычайно горячую (~ 1000 ° C) массу воздуха и тефры, которая заряжается по сторонам вулкана во время взрывное извержение.

Опасности авиаперелетов

Пепел, выброшенный в воздух в результате извержения, может представлять опасность для самолетов, особенно реактивный самолет где частицы могут плавиться при высокой рабочей температуре; расплавленные частицы прилипают к турбина лопасти и изменяют свою форму, нарушая работу турбины. Опасные столкновения в 1982 г. после извержения Galunggung в Индонезии и 1989 г. после извержения Гора Редут на Аляске повысили осведомленность об этом явлении. Девять Консультативные центры по вулканическому пеплу были созданы Международная организация гражданской авиации следить за облаками пепла и давать соответствующие рекомендации пилотам. В 2010 извержения Эйяфьядлайёкюдля вызвали серьезные сбои в авиаперевозках в Европе.

Сели, наводнения, сели и лавины

Когда пирокластические материалы смешиваются с водой из ближайшего ручей или река, они могут превратить водоток в быстро движущийся сели. Они называются лахары;[8] когда лахар содержит большой материал, такой как блоки скал и деревья, это вулканический селевой поток.[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. По оценкам, он может принимать только 30% воды.[требуется разъяснение ] превращать пепел в лахар.[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, дикая природа и автомобили, и может оказаться трудным убежать, если они попадутся в них. Лахары могут покрывать предметы, смывать их и могут сбивать предметы своей силой. Лахары, селевые потоки и селевые потоки, которые попадают в реку или ручей, могут переполнить водный путь, вынуждая воду течь 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, с каждым разом делая их круче. 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 уничтожит человека или объект при первом контакте, это может привести к повреждению из-за веса продолжительного материала на объектах.[12]

Вулканические газы

В результате крупных взрывных извержений вулканов происходит выброс водяного пара (H2O), диоксид углерода (CO2), диоксид серы (SO2), хлористый водород (HCl), фтороводород (HF) и зола (пылевидная порода и пемза ) в стратосфера на высоту 16–32 км (10–20 миль) над поверхностью Земли. Наиболее значительные последствия этих инъекций связаны с превращением диоксида серы в серная кислота (ЧАС2ТАК4), который быстро конденсируется в стратосфере с образованием мелких сульфат аэрозоли. SO2 Одних только выбросов двух различных извержений достаточно для сравнения их потенциального воздействия на климат.[13] Аэрозоли увеличивают альбедо - отражение излучения от солнце обратно в космос - и таким образом охладить нижнюю атмосферу или тропосферу Земли; однако они также поглощают тепло, излучаемое Землей, тем самым нагревая стратосфера. Несколько извержений, произошедших в прошлом веке, вызвали снижение средней температуры на поверхности Земли до половины градуса (шкала Фаренгейта) на период от одного до трех лет; диоксид серы от извержения Уайнапутина вероятно, вызвал Русский голод 1601–1603 гг..[14]

Кислотный дождь

Пепельный шлейф, поднимающийся из Эйяфьятлайёкюдль 17 апреля 2010 г.

Сульфатные аэрозоли способствуют комплексному химические реакции на их поверхности, которые изменяют хлор и азот химические вещества в стратосфере. Этот эффект вместе с увеличением стратосферных хлор уровни от хлорфторуглерод загрязнение, образует оксид хлора (ClO), который разрушает озон (O3). По мере того как аэрозоли растут и коагулируют, они оседают в верхних слоях тропосферы, где служат ядрами для перистые облака и далее модифицировать Землю радиация остаток средств. Большая часть хлористого водорода (HCl) и фтороводорода (HF) растворена в каплях воды в извержение облако и быстро упасть на землю, как кислотный дождь. Внесенный пепел также быстро падает из стратосферы; большая часть его удаляется в течение нескольких дней или недель. Наконец, при взрывных извержениях вулканов выделяется углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, и, таким образом, создается глубокий источник углерод для биогеохимических циклов.[15]

Выбросы газов из вулканов являются естественным источником кислотных дождей. Вулканическая активность высвобождает от 130 до 230 тераграммы (От 145 миллионов до 255 миллионов короткие тонны ) из углекислый газ каждый год.[16] Вулканические извержения могут привести к попаданию аэрозолей в Атмосфера Земли. Крупные инъекции могут вызвать визуальные эффекты, такие как необычно красочные закаты, и повлиять на глобальные климат в основном за счет его охлаждения. Извержения вулканов также способствуют добавлению питательных веществ в почва сквозь выветривание процесс 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, связанные с вулканизмом

Землетрясения может произойти из-за вулканической активности. Эти землетрясения могут вызвать топографическую деформацию и / или разрушение зданий, домов, автомобилей и т. Д. Есть два разных типа этих землетрясений: вулканотектонические землетрясения и длительные землетрясения. «Землетрясения, вызванные изменениями напряжения в твердой породе из-за нагнетания или извлечения магмы (жидкой породы), называются вулканотектоническими землетрясениями».[17] Это опасно из-за возможности появления трещин в земле или обрушения откосов, поэтому они могут разрушить все на своем пути.[17] Длительные землетрясения, которые происходят, когда магма внезапно проникает в окружающие породы, обычно рассматриваются как предвестники фактического извержения.[17]

Примеры

Сравнение крупных сверхразрушений в США (ВЭИ 7 и 8 ) с крупными историческими извержениями вулканов в XIX и XX веках. Слева направо: Йеллоустон 2,1 млн лет, Йеллоустон 1,3 млн лет, Лонг-Вэлли 6,26 млн лет, Йеллоустон 0,64 млн лет. Извержения 19 века: Тамбора 1815, Кракатау 1883. Извержения 20 века: Новарупта 1912, Сент-Хеленс 1980, Пинатубо 1991.

Доисторический

А вулканическая зима считается, что это произошло около 70 000 лет назад после суперэрупция из Озеро Тоба на острове Суматра в Индонезии.[18] Согласно Теория катастрофы Тоба под которым подписываются некоторые антропологи и археологи, это имело глобальные последствия,[19] убив большинство людей, живших тогда, и создав узкое место населения это повлияло на генетическую наследственность всех людей сегодня.[20]

Было высказано предположение, что вулканическая активность вызвала или способствовала Конец ордовика, Пермско-триасовый, Поздний девон массовые вымирания, и, возможно, другие. Массивное извержение, сформировавшее Сибирские ловушки, одно из крупнейших известных вулканических событий за последние 500 миллионов лет Геологическая история Земли, продолжавшийся миллион лет и считающийся вероятной причиной "Великая смерть «около 250 миллионов лет назад,[21] который, по оценкам, убил 90% существующих в то время видов.[22]

Исторический

Извержение 1815 г. Гора Тамбора создали глобальные климатические аномалии, которые стали известны как "Год без лета "из-за воздействия на погоду в Северной Америке и Европе.[23] В северном полушарии не было урожая сельскохозяйственных культур и погибли домашний скот, что привело к одному из самых страшных голодовок 19 века.[24]

Холодная зима 1740–1741 годов, которая привела к массовому распространению голод в северной Европе, возможно, также обязан 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 подвергаются наблюдению». Из исторически действующих вулканов в мире отслеживаются менее четверти. Во всем мире только двадцать четыре вулкана находятся под тщательным наблюдением за активностью. 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 активность, не видимую невооруженным глазом.[28]

Однако ситуация несколько изменилась с Международным десятилетием уменьшения опасности стихийных бедствий. [29] и стратегия Йокогамы с 1994 года.[30]Отчет «Глобальная оценка риска» (GAR) - это двухгодичный обзор и анализ природных опасностей, публикуемый Управлением 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 вулканы,
  • 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
  • Риск взрывных извержений EXPLORIS и поддержка принятия решений для населения ЕС, которому угрожают извержения вулканов [35]

Британская геологическая служба имеет различные текущие программы вулканологии.[36]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Куски, 24
  2. ^ Рози, 63
  3. ^ Ernst, et. ал, 6693
  4. ^ Геологическая служба США, вулканические опасности: тефра, включая вулканический пепел
  5. ^ Деккер, 122
  6. ^ Вулканические опасности, Департамент геологии и минеральной промышленности штата Орегон
  7. ^ Куски, 27
  8. ^ Olsen, et. al 48
  9. ^ Деккер, 144
  10. ^ Куски 30
  11. ^ Жизнь с вулканами (USGS) 18
  12. ^ Локвуд, 42 года
  13. ^ Miles, M.G .; Grainger, R.G .; Хайвуд, Э.Дж. (2004). «Значение силы и частоты извержений вулканов для климата» (PDF). Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества. 130 (602): 2361–2376. Bibcode:2004QJRMS.130.2361M. Дои:10.1256 / qj.03.60.
  14. ^ Калифорнийский университет - Дэвис (25 апреля 2008 г.). «Извержение вулкана 1600 г. вызвало глобальные потрясения». ScienceDaily.
  15. ^ 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. Получено 9 августа, 2014. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  16. ^ «Вулканические газы и их воздействие». Геологическая служба США. Получено 16 июня, 2007.
  17. ^ а б c Вулканические землетрясения
  18. ^ «Извержение супервулкана - на Суматре - вырубило лес в Индии 73 000 лет назад». ScienceDaily. 24 ноября 2009 г.
  19. ^ «Новая партия - 150 000 лет назад». BBC. Архивировано из оригинал 26 марта 2006 г.
  20. ^ "Когда люди столкнулись с исчезновением". BBC. 9 июня 2003 г.. Получено 5 января, 2007.
  21. ^ О'Хэнлон, Ларри (14 марта 2005 г.). "Супер сестра Йеллоустона". Канал Дискавери. Архивировано из оригинал 14 марта 2005 г.
  22. ^ Бентон, Майкл Дж. (2005). Когда жизнь почти умерла: величайшее массовое вымирание в истории. Темза и Гудзон. ISBN  978-0-500-28573-2.
  23. ^ Вулканы в истории человечества: далеко идущие последствия крупных извержений. Jelle Zeilinga de Boer, Дональд Теодор Сандерс (2002). Princeton University Press. п. 155. ISBN  0-691-05081-3
  24. ^ Оппенгеймер, Клайв (2003). «Климатические, экологические и антропогенные последствия крупнейшего известного исторического извержения: вулкан Тамбора (Индонезия) 1815 года». Прогресс в физической географии. 27 (2): 230–259. Дои:10.1191 / 0309133303pp379ra. S2CID  131663534.
  25. ^ Ó Града, Кормак (6 февраля 2009 г.). «Голод: краткая история». Издательство Принстонского университета. Архивировано из оригинал 12 января 2016 г.
  26. ^ «Программа оказания помощи в случае вулканов USGS / OFDA». Геологическая служба США. 21 марта 2001 г.. Получено 25 февраля, 2010.
  27. ^ Вулканические опасности Йеллоустонского национального парка
  28. ^ Чжун и др. ал 55
  29. ^ 1994/31. Международное десятилетие уменьшения опасности стихийных бедствий
  30. ^ Сравните Международная ассоциация вулканологии и химии недр Земли вклад к международному десятилетию
  31. ^ Отчет о глобальной оценке рисков (GAR)
  32. ^ «Экстремальные природные опасности, риски стихийных бедствий и социальные последствия, Заде и др. Издательство Кембриджского университета, 17.04.2014».
  33. ^ Домашняя страница NOVAC
  34. ^ Сеть для наблюдения за вулканическими и атмосферными изменениями (NOVAC) - Глобальная сеть для мониторинга вулканического газа: схема сети и описание прибора
  35. ^ Программы ЕС по вулканологии
  36. ^ Краткое изложение недавних вулканологических проектов Сью Лафлин, Британская геологическая служба

Список используемой литературы

  • Каттер, Сьюзен, (1993) Жизнь с риском: география технологических опасностей, Эдвард Арнольд Паблишинг ISBN  0-340-52987-3
  • Декер, Роберт и Барбара Декер (2006) Вулканы, (4-е изд.) W.H. 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 уделением особого внимания приложениям в развивающихся странах, Международный журнал дистанционного зондирования; Ноя 2008, т. 29 Выпуск 22
  • Фаузиати, С. и К. Ватанабэ, Онтология вулканической системы и оценка вулканической опасности, Международный журнал геоинформатики; Декабрь 2010 г. 6 Выпуск 4 Статья
  • Куски, Тимоти (2008) Вулканы: извержения и другие вулканические опасности, Издание информационной базы ISBN  0-8160-6463-6
  • Локвуд, Джон П. (2010) Вулканы: глобальные перспективы, Издательство Wiley-Blackwell Publishing ISBN  978-1-4051-6250-0
  • Мартин, Томас Р., Альфред П. Венер и Джон Батлер, Оценка воздействия вулканических явлений на физическое здоровье: 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) Вулканы, Издательство Firefly Books Ltd. ISBN  1-55297-683-1
  • Геологическая служба США, Жизнь с вулканами Программа геологической службы по вулканическим опасностям. (1991). Циркуляр Геологической службы США 1073.
  • Чжун Лу, Цзисянь Чжан, Юнхун Чжан и Даниэль Дзурисин, Мониторинг и описание природных опасностей с помощью спутниковых изображений InSAR, Журнал Анналы ГИС; Март 2010 г. 16 Выпуск 1

внешние ссылки