Zagrożenia wulkaniczne

Zagrożenie wulkaniczne odnosi się do każdego potencjalnie niebezpiecznego procesu wulkanicznego, który naraża życie ludzkie, środki utrzymania i/lub infrastrukturę na ryzyko szkody. Kilka zagrożeń może mieć wpływ na obszar wokół wulkanu, takich jak wylewy lawy, przepływy piroklastyczne, lahary i lawiny gruzowe. Działalność wulkaniczna stwarza również zagrożenia, które mogą dotknąć obszary oddalone od wulkanu, takie jak uwalnianie gazów, opadanie popiołu i tsunami. Zagrożenia te mogą mieć wpływ na obszary oddalone od wulkanu o 100 do 1000 kilometrów, co może mieć znaczące skutki zdrowotne i ekonomiczne. (BGS 2012)

Mimo że wulkany mogą być niebezpieczne, istnieje wiele powodów, dla których ludzie żyją w ich pobliżu. Mogą z tego wynikać korzyści emocjonalne, społeczne i ekonomiczne. Dla tych, którzy żyją w pobliżu wulkanów, wiedza o zagrożeniach wulkanicznych jest tylko jednym ze sposobów, w jaki ludzie mogą zmniejszyć swoje ryzyko.

Typy zagrożeń wulkanicznych

W poniższej sekcji wyjaśniono szereg zagrożeń wulkanicznych i ich potencjalny wpływ na ludzi i środowisko.
– opad tefry/popiołu
– gaz
– potoki lawy i kopuły lawy
– potoki piroklastyczne
– osuwiska i lawiny gruzowe
– lahary (spływy błotne)
– jökulhlaups
– wulkaniczne wulkany typu „Jökulhlaups”. jökulhlaups
– tsunami

Opad tefry/popiołu

Doświadczenie: Ashfall – „Zaćmienie”. Źródło: VolFilm.

Podczas erupcji wulkanicznych popiół, który składa się z małych, ostrych, kanciastych fragmentów szkła i innych skał wulkanicznych, może być wysyłany wysoko w powietrze, czasami osiągając stratosferę. Produkty wulkaniczne są zwykle nazywane zgodnie z wielkością klastów, które mogą mieć wielkość od metrów do mikronów. Tefra jest używana jako termin zbiorczy do opisania wszystkich erupcyjnych klastów, niezależnie od ich wielkości, podczas gdy termin popiół opisuje cząstki o wielkości mniejszej niż 2 mm.

Podczas erupcji większość tefry spada na ziemię wokół wulkanu. Tefra może obciążać dachy budynków i zasłaniać oznaczenia dróg, utrudniając podróżowanie. Obciążenie tefry liśćmi może prowadzić do zasypywania roślin lub obcinania gałęzi z drzew, a zatem może mieć znaczący wpływ na rolnictwo. Drobnoziarnista natura popiołu wulkanicznego oznacza, że jest on łatwo przenoszony przez wiatry na odległość od 100 do 1000 km od wulkanu. Ze względu na swoją ścierną naturę, pył wulkaniczny może powodować uszkodzenia samolotów.

Fast fact

.

Jednym z wyjaśnień „krwistoczerwonych” chmur o zachodzie słońca, przedstawionych przez Edvarda Muncha na obrazie „Krzyk”, jest wybuch wulkanu Krakatau w 1883 roku. Erupcja wyemitowała duże ilości gazu i popiołu, które zmieniły kolor nieba na całym świecie.

Gaz

Różne gazy mogą być emitowane przez aktywne wulkany przed, w trakcie lub po erupcji i mogą powodować różne zagrożenia dla zdrowia w skali lokalnej, a także potencjalnie wpływać na klimat w skali globalnej. Pięć głównych gazów, które stanowią zagrożenie dla zdrowia, to:

• dwutlenek węgla
• chlorek wodoru, fluorowodór i siarkowodór
• dwutlenek siarki

Ludzie mogą być narażeni na szkodliwe gazy wulkaniczne poprzez ich wdychanie lub kontakt ze skórą i oczami. Skutki zdrowotne wahają się od łagodnych do poważnych, a niekiedy śmiertelnych. Po ekspozycji ludzie mogą zgłaszać trudności z oddychaniem i swędzenie skóry.

Gazy wulkaniczne są szczególnie niebezpieczne, ponieważ nie można ich zobaczyć, a ponieważ są gęstsze od otaczającego powietrza, mogą gromadzić się w zagłębieniach wokół aktywnego wulkanu. Wysokie stężenie gazu wulkanicznego może być również zagrożeniem dla zdrowia wewnątrz samolotów. Gazy siarkowe przekształcają się w aerozole siarczanowe (głównie kwas siarkowy), które, jeśli dotrą do stratosfery, mogą pozostawać tam przez lata, powodując krótkotrwałe zmiany klimatu.

Gazy wulkaniczne: wpływ. Źródło: VolFilm.

Przepływy lawy i kopuły lawowe

Lawy są przepływami magmy wyciskanej na powierzchnię wulkanu. Ogólnie rzecz biorąc, rzadko kiedy lawy powodują bezpośrednie ofiary śmiertelne, ponieważ zazwyczaj płyną powoli, dając wystarczająco dużo czasu na ewakuację ludzi. Niszczą one jednak wszystko na swojej drodze przez połączenie zakopywania, miażdżenia i ciepła, a takie erupcje są również związane z emisją gazów wulkanicznych i aerozoli.

Lepkość, czyli łatwość, z jaką płyn może płynąć, przepływów lawy ogólnie wzrasta wraz z zawartością krzemionki i maleje wraz ze wzrostem temperatury i zawartości wody.Bazalty o niskiej lepkości są najbardziej płynne spośród powszechnych typów lawy i zazwyczaj wybuchają w temperaturach 1100°-1200°C. Andezyty o wysokiej lepkości są znacznie mniej płynne od bazaltów i wybuchają w temperaturach około 700°-900°C.

Albo ujmując to inaczej, magmy bazaltowe bogate w żelazo/magnez są najbardziej płynne (o niskiej lepkości) na jednym końcu skali, a magmy bogate w krzem są najmniej płynne (o wysokiej lepkości) na drugim końcu.

Magmy bazaltowe mogą płynąć na stosunkowo duże odległości. W przeciwieństwie do nich, lawy o wysokiej lepkości (andezyty) są zazwyczaj erupcjonowane przy niskich prędkościach i tworzą krótkie, grube strumienie lub strome kopuły, które nie podróżują daleko od wulkanicznych otworów.

The tempo ruchu law zazwyczaj waha się od kilku metrów na godzinę dla wysokokrzemionkowych law (andezyty) do kilku kilometrów na godzinę dla płynnych bazaltów. Kopuły lawowe powstają, gdy lawa o dużej lepkości jest powoli wyrzucana z wulkanu. Ze względu na dużą lepkość lawy nie może się ona wydostać daleko od wylotu i powstaje kopuła lawy. Te kopuły lawy są szczególnie niebezpieczne, ponieważ są niestabilne i mogą się zawalić, powodując piroklastyczne prądy gęstości.

Lawa: zagrożenie. Źródło: VolFilm.

Bazalty potokowe

Bazalty potokowe to wyjątkowa forma lub wypływ lawy. Takie erupcje są rzadkie, a nasze zrozumienie tych wydarzeń opiera się na badaniu przeszłych erupcji w miejscach takich jak Pułap Dekanu w Indiach czy Pułap Syberyjski. Takie erupcje wpływają na duże, do wielkości kontynentu (ponad milion kilometrów kwadratowych) obszary, mogą mieć grubość kilometra i uwalniają duże ilości gazu i mogą powodować zanieczyszczenie powietrza, a nawet mieć wpływ na klimat.

Możemy się wiele nauczyć od bazaltów powodziowych, które zdarzają się na Islandii. W 2014 roku, erupcja szczelinowa Holuhraun osiągnęła rozmiar bazaltu powodziowego. Jest to obecnie największy bazalt powodziowy na Islandii od czasu erupcji Laki w latach 1783-84, która spowodowała śmierć około 20% populacji Islandii z powodu zanieczyszczenia środowiska i głodu oraz najprawdopodobniej zwiększyła poziom śmiertelności, w innych miejscach w Europie, poprzez zanieczyszczenie powietrza gazem siarkowym i aerozolami. Na szczęście powodziowe erupcje bazaltu są bardzo rzadkie!

Przepływy piroklastyczne

Przepływy piroklastyczne to gorące „prądy gęstości” składające się z mieszanin odłamków skalnych i gazu, które płyną wzdłuż ziemi z dużą prędkością. Przemieszczając się pod wpływem grawitacji, mają tendencję do spływania w dół zboczy, wzdłuż dolin i w kierunku niżej położonych terenów; chociaż znane są przypadki wyjątkowo silnych lub energicznych przepływów piroklastycznych, które przeczą grawitacji i przemieszczają się pod górę. Temperatury przepływów piroklastycznych mogą wahać się od 100 °C do 600 °C. Zazwyczaj poruszają się one z prędkością 70 mil na godzinę lub szybciej w dół zbocza wulkanu.

Przepływ piroklastyczny: zagrożenie. Źródło: VolFilm

Przepływy piroklastyczne z zawaleniem fontanny

Przepływy piroklastyczne powstają w wyniku kilku mechanizmów, albo przez zapadnięcie się kopuły lawy, albo podczas wybuchowej aktywności erupcyjnej, w wyniku której mieszanina gazu i popiołu, która jest emitowana z wulkanu, jest zbyt gęsta, aby unieść się bojowo do atmosfery, i zamiast tego zapada się wokół wulkanu.

Przepływy piroklastyczne spowodowane zawaleniem kopuły

Wulkany, które wybuchają bardzo lepkimi, lub lepkimi, lawami tworząc kopuły, mogą również produkować przepływy piroklastyczne, gdy kopuła staje się niestabilna. Przepływy piroklastyczne są produkowane, gdy duże porcje kopuły zapadają się i rozpadają.

Szybki fakt

Pływy piroklastyczne są również nazywane „nuées ardentes co oznacza świecące chmury w języku francuskim

Pływy piroklastyczne wytwarzają pokłady gorącego popiołu i skał wokół boków wulkanu. Temperatury mogą przekraczać 400 stopni Celsjusza w kilkumiesięcznym materiale. Te zdjęcia pokazują typowe osady z zawalenia się kopuły i potoków piroklastycznych.

Osuwiska i lawiny gruzowe

Lawiny gruzowe i osuwiska są powszechne, ale nie muszą być spowodowane rzeczywistą erupcją wulkaniczną lub aktywnością wulkaniczną. Mogą być wywołane w wyniku eksplozji wulkanu lub zawalenia się kopuły, szczególnie w środowiskach, gdzie częste są obfite opady deszczu. Lawiny gruzowe mają tendencję do kierowania się w doliny i mogą przemieszczać się na duże odległości, daleko poza obszary źródłowe. Trudno jest ograniczyć wpływ lawin gruzowych, ponieważ mogą one wystąpić bez ostrzeżenia, nawet na uśpionych wulkanach, i mogą zniszczyć duże obszary. Raz zainicjowana ewakuacja obszarów znajdujących się na drodze lawin gruzowych jest niemożliwa z powodu ogromnej prędkości, z jaką się przemieszczają.

Lahary

Lahar to rodzaj wulkanicznego spływu błotnego, który składa się z gruzu wulkanicznego i wody (gorącej lub zimnej). Lahary poruszają się bardzo szybko z prędkością od mniej niż 10 km na godzinę do kilkudziesięciu kilometrów na godzinę. Mogą powstawać w wyniku erupcji z udziałem lodu lub śniegu. Może to generować duże ilości wody roztopowej. Gdy te pełne gruzu przepływy przemieszczają się w dół dolin rzecznych, mogą gromadzić więcej luźnego materiału. Lahary mogą być również wyzwalane lub mobilizowane przez ulewne deszcze.

Twarde spływy błotne mogą zawierać ponad 60% osadów (40% wody) i mieć konsystencję mokrego betonu. Mniej lepkie potoki błotne, o większej zawartości wody, przypominają ulewne powodzie.

Lahary: zagrożenie. Źródło: VolFilm

Lahary były główną przyczyną ofiar śmiertelnych w czasach historycznych. Na przykład w 1985 roku 23 000 osób zginęło w wyniku laharu Nevado del Ruiz w Kolumbii. Ofiar śmiertelnych i obrażeń spowodowanych przez lahary można uniknąć, jeżeli społeczności zostaną szybko ewakuowane na wysoko położone tereny.

Jökulhlaups

Jökulhlaup to islandzkie słowo używane do opisania powodzi glacjalnej (glacial outburst flood), która jest nagłym uwolnieniem wody z jeziora, które leży pod lodowcem lub w jego pobliżu. Jednym z czynników wywołujących jökulhlaup może być erupcja wulkanu znajdującego się pod lodowcem, który topi pokrywający go lód lub osłabia tamę zbudowaną z osadów moreny lodowcowej. Nagłe usunięcie tamy jeziora uwalnia ogromne ilości wody, tworząc „megaflood”, który może zmyć drogi i mosty.

Tsunami

Tsunami mogą powstawać w związku z szerokim zakresem aktywności geologicznej, od trzęsień ziemi polandslides. Chociaż mniej powszechne, wulkany mogą również powodować tsunami. W rzeczywistości, tsunami spowodowały najwięcej ofiar śmiertelnych związanych z erupcjami wulkanicznymi w czasach historycznych. Tsunami powstają, gdy woda, czy to w jeziorze czy w morzu, jest przemieszczana. W przypadku wulkanów może to nastąpić w wyniku różnych mechanizmów, np. erupcji podmorskiej, zawalenia się części budowli wulkanicznej lub przedostania się lawin lub prądów gęstości piroklastycznej do otaczającej wody. Podczas gdy erupcje podmorskie mogą powodować tylko lokalne tsunami, duże niszczycielskie tsunami obejmujące całe kontynenty mogą powstawać podczas dużych wybuchowych erupcji piroklastycznych tworzących gęstość.

Przykładem takiego zdarzenia jest erupcja Krakatau w Indonezji w 1883 roku. Chociaż nadal trwają dyskusje na temat dokładnego źródła tsunami, erupcja spowodowała powstanie dużych przepływów piroklastycznych i doprowadziła do zapadnięcia się wulkanu. Powstały liczne fale tsunami, z których najbardziej niszczycielska spowodowała śmierć ponad 36 000 osób. Niedawno, w 2018 roku, powstało kolejne tsunami związane z aktywnością na tym samym kompleksie wulkanicznym. Anak Krakatau, tłumacząc na „dziecko Anaka”, jest wulkanem, który w ciągu ostatnich 100 lat zbudował się na krawędzi kaldery Krakatau z 1883 roku. W grudniu 2018 r. około ~ % wulkanu zapadło się do otaczających mórz, tworząc tsunami, które dotknęło znaczną część wybrzeża wzdłuż cieśniny Sunda i spowodowało śmierć ponad 400 osób.

.