Можно ли предсказать извержение вулкана кратко

Обновлено: 02.07.2024

Группа ученых под руководством Михаэля Стока (Michael Stock) из Оксфордского университета (Великобритания) пришла к выводу, что предсказания извержений могут быть существенно более точными и, главное, заблаговременными. Для этого нужно иметь данные о давлении около вулкана и о том, каков состав газов в жерле. Об этом рассказывает один из авторов исследования, Дэвид Пайл (David Pyle), на сайте The Conversation, а статья с описанием результатов опубликована в Nature Geoscience.

Сегодня на нашей планете насчитывается около 300 активных вулканов, которые могут начать извергаться в любой момент. Горячая лава и вулканические газы способны застать людей врасплох и уничтожить целые поселения. Одна из таких катастроф произошла в 2004 году на тихоокеанском острове Манам. Из-за случившегося землетрясения, около 9 000 человек были вынуждены эвакуироваться на ближайший материк. Все их дома и сельскохозяйственные посевы были уничтожены, поэтому после извержения их пришлось создавать заново. Чтобы быть быть готовыми к таким последствиям, извержения вулканов важно своевременно предсказывать. Ученые уже неплохо с этим справляются, изучая вулканы в ходе экспедиций и изучая спутниковые фотографии. Но что делать, если подъем на вулкан слишком опасен, а спутники справляются с задачей не слишком хорошо?

Извержение вулкана может стать причиной больших проблем

Извержение вулкана Манам

Прогноз извержения вулкана

Ученые уже придумали множество способов предсказания извержений вулканов. О них я рассказывал в статье про самый активный вулкан Исландии, извержение которого может произойти совсем скоро. Есть как минимум 3 признака скорого извержения вулкана:

во-первых, поблизости могут случаться землетрясения;
во-вторых, поверхность вулкана начинает вздуваться, что говорит о накоплении под ним лавы;
в-третьих, над вулканом образуется высокая концентрация диоксида серы.

Манам и ему подобные вулканы имеют очень крутые склоны, поэтому ученые не могут подняться наверх и взять образцы воздуха. А вздутия иногда трудно заметить на спутниковых снимках из-за высокой облачности. По данным научного издания ScienceAlert, эти проблемы можно решить при помощи летающих дронов. Их созданием долгое время занимались британские ученые и недавно они поделились результатами проведенных ими исследований.

Исследователи и дрон для изучения активности вулканов

Созданные ими беспилотники в общей сложности пролетели более 6 километров, причем часть пути они были вне поля зрения исследователей. Во время полетов, аппараты делали снимки двух кратеров вулкана Манам и изучали состав воздуха над ним. К тому же, они собирали образцы воздуха, чтобы исследователи могли изучить их самостоятельно. Видимо, это было необходимо для того, чтобы сравнить результаты анализов. Ведь вдруг установленные на борту беспилотника датчики врут? Судя по всему, они все правильно изучили.

Что известно о вулканах?

Благодаря беспилотникам, ученым удалось выяснить, что в период с октября 2018 года по май 2019 года концентрация газов над вулканом действительно повысилась. Научная работа проводилась в прошлом году, поэтому сейчас известно, что вскоре после взятия анализов вулкан действительно активизировался. То есть, основанные на собранных беспилотниками данных прогнозы оказались верными. Вдобавок, ученым удалось обнаружить, что ежедневно вулкан выбрасывает в воздух 3700 тонн углекислого газа. А ведь его скопления приводят к возникновению парникового эффекта, из-за которого развивается глобальное потепление. Получается, что вулканы тоже вредят природе. Правда все равно не так сильно, как люди.

Извержение вулкана из космоса выглядит примерно так

Когда летающие дроны начнут массово использоваться для предсказания извержений вулканов, пока неизвестно. Но свою эффективность они уже вполне доказали. Они могут легко добираться до вершин вулканов и фиксировать вздутия не беспокоясь об облаках, которые находятся выше летательных дронов. Со взятием проб они тоже хорошо справляются, так что исследователям лезть на вершины вулканов не нужно. Да и использование дронов должно стоить дешевле рискованной работы вулканологов.

Если вовремя предсказывать извержения вулканов, можно избежать ужасных последствий. О том, причиной каких бед могут стать вулканы, можно почитать в этом материале.

В наше время, несмотря на весь технический и научный прогресс, все еще открытым остается вопрос прогнозирования извержений вулканов. Учеными-сейсмологами выдвинуты и продолжают выдвигаться различные теории о способах прогнозирования природных катастроф, которые, зачастую, отличаются друг от друга и порой являются весьма противоречивыми.

Прогнозы не всегда сбываются, хотя они и являются достаточно точными. Сказываются изменения физических свойств горных пород, которые распространяются по весьма обширной территории планеты. Эти изменения легко улавливаются современной аппаратурой, но главной трудностью является установление времени события, так как тревожные сигналы о катастрофах в отдаленных районах, поступают лишь тогда, когда уже поздно что-либо предпринять.

Реалии таковы, что прогноз вулканической деятельности – довольно трудоемкое и дорогостоящее мероприятие, хотя, конечно же, это не сравнимо с тем материальным ущербом, который наносят извержения вулканов жителям региона и экономике страны в целом.

Стремление к решению задачи точного прогнозирования толкает многих ученых к расширению своих познаний в других сферах науки. Так, германский доктор Р. Томашек установил взаимосвязь между природными катастрофами и определенным расположением планет Солнечной системы.

Учёные начали учитывать влияние внешних процессов за пределами вулканов и прилегающих к ним территорий. Благодаря этому было выявлено (хотя до сих пор слабо изучено), что извержение некоторых вулканов совпадает во времени с климатическими изменениями или с действием земного прилива. Так, вулкан в Чили начал извергаться в 1960 г. через 48 часов после того, как произошло сильное землетрясение, эпицентр которого находился на расстоянии 300 км от вулкана.

Были выявлены и другие параметры, свидетельствующие о потенциальных извержениях: повышение температуры горных пород и природных вод, изменение состава газов. Для этих целей используется аэрофотосъемка в чувствительных к температуре инфракрасных лучах.

Примером эффективного использования этого метода является извержение вулкана на Филиппинах в 1965 г: благодаря ему удалось обнаружить повышение температуры воды в кратерном озере и предотвратить множество смертей в регионе извержения вулкана.

Поведение воды в кратере также может служить надежным показателем готовящегося извержения. Иногда температура воды повышается до кипения, а иногда незадолго до извержения она меняет свой цвет (становится бурой или красноватой). Перед извержением часто увеличивается концентрация серосодержащих газов и паров хлористоводородной кислоты, в то время как проценты водяных паров уменьшаются.

Оправдывает себя и метод изучения изменения магнитного поля. На Камчатке в 1966 г. за 12 ч до извержения напряженность магнитного поля ослабевала, а за несколько месяцев до извержения менялась и его ориентация.

Целесообразно также осуществлять контроль параметров в промежутки времени вблизи моментов прохождения Землей афелия (наиболее удалённой от Солнца точки орбиты планеты) и перигелия (ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты) своей орбиты. При этом желательно, чтобы длительность этих промежутков времени составляла две недели до и две недели после прохождения Землей афелия и перигелия.

Повышения точности прогноза можно достигнуть, если в указанные промежутки времени дополнительно осуществлять контроль широты Луны и в моменты максимальных значений широты прогнозировать максимальную вероятность извержения вулкана.

В этом случае возможно сократить длительность наиболее активного контроля параметров до трех дней до и трех дней после момента прохождения Луной точки максимального отклонения от плоскости Эклиптики (видимого годового движения Солнца).

Виды прогнозов вулканической деятельности.

С практической точки зрения прогнозы вулканической деятельности делятся на долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные.

Долгосрочный прогноз является точным лишь для вулканов, извержения которых происходит примерно с одинаковой периодичностью. Для остальных вулканов этот прогноз позволяет установить причинно-следственные связи в тектонической деятельности, а также получить вероятностные характеристики, которые являются важными данными для краткосрочного и среднесрочного прогноза.

Среднесрочный прогноз позволяет лишь сделать вывод о том, что в определенном месте готовится извержение. Для таких прогнозов используются методы, основанные на показаниях сейсмографов, установленных вблизи вулкана. Полученные данные сравнивают с их критическими значениями, после которых извержение вулкана наиболее вероятно. А величину отклонения текущего значения от критического используют для определения степени вероятности извержения вулкана на протяжении промежутков времени, определяемых по астрономическим показателям, отражающим величину гравитационной составляющей вулканической деятельности.

Краткосрочный прогноз – наиболее точный. Для его определения используют всю совокупность методов, использующих различные показатели (среди которых возрастание давления в магматическом очаге и выводном канале вулкана), устанавливаются закономерности связей изменений физического поля вулкана с его деятельностью. Непрерывные наблюдения за этими и другими изменениями составляют суть краткосрочного прогноза извержений вулканов.

Прогноз извержений базируется на двух группах методов. Первые основаны на изучении жизни самого вулкана: отдельные вулканы извергаются с определенными интервалами времени, другие свое пробуждение знаменуют звуковыми эффектами; знание вулканов может помочь в предупреждении извержений. Другую группу методов составляют сложные статистические вычисления и исследования признаков готовящегося извержения с помощью точных приборов. Вокруг опасных вулканов размещают, как правило, сейсмические станции, регистрирующие толчки. Когда лава расширяется на глубине, заполняя трещины, это вызывает сотрясение земной поверхности. Землетрясения с очагами под вулканами являются, таким образом, надежным признаком готовящегося извержения.

Надежным является метод прогноза вулканических извержений на основе измерения изменений наклонов земной поверхности вблизи вулкана. Изменение наклона показывает, что готовится извержение. По скорости нарастания изменений можно вычислить примерное время извержения.

Перед извержением должны переместиться вверх миллионы тонн расплавленной породы и важно отслеживать эти малейшие движения.

Практически это можно осуществить двумя путями: измерением небольших поверхностных смещений и сейсмической регистрацией толчков и сотрясений от глубинных подвижек. Магма образуется в земной коре на значительной глубине, а затем движется вверх благодаря своей пониженной плотности по сравнению с окружающими более холодными твердыми породами. Перед самым извержением приближение магмы к земной поверхности вызывает ее подъем и приподнимает купол вулкана. Это можно обнаружить детальными измерениями превышений и расстояний между точками на участке поднятия, а также определением углов наклона местности.

Последняя операция проводится с помощью особых приборов - наклономеров, которые представляют собой заполненные жидкостью трубки, соединяющие два резервуара. Наклономеры просты в обращении, дешевы, высокочувствительны и позволяют определять изменение углов наклона с погрешность до одной миллионной доли градуса.

Что касается мелких землетрясений, обнаруживаемых стандартными сейсмографами, то они сигнализируют о движения магмы в вулкане. Так, множество слабых толчков в течение 16 лет ощущалось в районе вокруг Везувия (Италия), извержение которого произошло в 79 г. н. э. А в то время еще не знали, что увеличение частоты толчков - один из наиболее надежных предвестников вулканических извержений.

Но, не взирая на все перечисленные методы и их использование, весь накопленный учеными опыт по прогнозированию извержений вулканов на сегодняшний день не является точной наукой и требует ещё много наработок в этом направлении.

Многие вулканы находятся в районах с благоприятным климатом, а почвы, удобренные вулканическим пеплом, особенно плодородны. И люди продолжают селиться вблизи вулканов, несмотря на потенциальную опасность, которую те несут. Поэтому жизненно необходимо уметь прогнозировать вулканические извержения.

Как узнать о предстоящем извержении вулкана
Почему происходят извержения вулканов
Как следует вести себя при извержении вулкана

Ученые определили, что активность вулканов напрямую зависят от активности Солнца и подчиняется одиннадцатилетнему циклу.

Чтобы предсказать извержение вулкана, необходимо вести постоянное наблюдение за его состоянием. Проявлением вулканической активности являются термальные источники и фумаролы – вулканические газы. Установлено, что перед извержением температура воды в горячих источниках и фумаролов повышается. Может изменяться и состав вулканических газов и воды – возрастает концентрация соединений серы. Почва также нагревается – это видно по таянию ледников и пересыханию ручьев и колодцев.

На изменении температуры почвы основан метод инфракрасной съемки со спутника. Анализируя снимки, сделанные в разное время, можно судить о возможности извержения.

Признаком грядущего бедствия могут служить магнитные аномалии в районе вулкана – стрелки компасов отклоняются от истинного значения. Возрастает и интенсивность магнитного поля. Это связано с тем, что расплавленная магма подходит ближе к поверхности земли.

Также перед извержением происходят небольшие землетрясения, уровень почвы поднимается. Иногда гора вырастает на несколько десятков метров. Часто можно слышать грохот, исходящий из недр вулкана, и видеть увеличивающееся количество дыма. В Японии даже вывели формулу, достаточно точно рассчитывающую вероятность извержения вулкана Асама. Она зависит от количества землетрясений и выделившегося из вулкана дыма за месяц.

Помочь людям в прогнозе могут и животные. Кошки, собаки, земноводные, пресмыкающиеся очень метеочувствительны. По всей видимости, на их самочувствие влияют колебания земной коры и возрастающая сила магнитного поля. Незадолго до катастрофы их поведение становится беспокойным, и они стараются покинуть опасное место. Возможно, некоторые люди тоже обладают такими способностями, но не склонны придавать этому значения.

Уайт-Айленд — это один из нескольких новозеландских вулканов, способных на неожиданное извержение. Магма залегает неглубоко, а ее тепло и газы воздействуют на водоемы и грунтовые воды, образуя интенсивные гидротермальные системы. Вода в них, попадая в поры горных пород, находится в крайне горячем состоянии.

Любой внешний процесс (землетрясение или выход газа на поверхность) может нарушить шаткое равновесие и высвободить горячую воду. В результате этого происходит непредсказуемое гидротермальное извержение. Вода со сверхзвуковой скоростью преобразуется в пар и расширяется в объеме примерно в 1700 раз, что приводит к катастрофическим последствиям.

Высвобождающейся энергии достаточно, чтобы разбить твердь скал и извергнуть обломки горных пород с пеплом на сотни метров вокруг. Тем не менее, главную опасность для людей представляют не осколки, а ожоги дыхательных путей. Как правило, после кратковременных извержений следуют новые извержения — менее мощные, но продолжающиеся вплоть до восстановления равновесия системы.

Мониторинг и предупреждение гидротермальных извержений — чрезвычайно трудная задача. Даже современные инструменты не позволяют отслеживать состояние и количество водяного пара внутри вулкана. Поэтому о подобных извержениях можно узнать лишь за считанные минуты или даже секунды до их начала.

По словам Шейна Кронина, единственная надежда на предвидение таких событий — слежение за потенциальным давлением пара и жидкости в гидротермальных системах и анализ их поведения в течение длительного времени.

В момент извержения вулкана Уайт-Айленд в Новой Зеландии на острове находилось 47 человек. Пятеро погибли, 34 доставлено в больницу — трое из них уже выписаны. Еще восемь человек считаются пропавшими без вести.

Вулканологи из GeoNet, управляющие системой мониторинга геологической опасности, описали извержение как внезапное и кратковременное, с пепловым шлейфом, поднявшимся более чем на три километра над жерлом вулкана.

Читайте также: