Роль гравитационных неустойчивостей в отложении вулканического пепла: пример Эйяфьядлайёкюдля

Вулканический пепел представляет значительную опасность для территорий вблизи вулканов и для авиации. Извержение Эйяфьядлайёкюдля в Исландии в 2010 году наглядно показало, что даже небольшие или умеренные взрывные извержения, особенно длительные, могут парализовать целые секторы общества с серьёзными экономическими последствиями глобального масштаба. В этой статье с открытым доступом в журнале Geology Ирэн Манзелла и коллеги впервые дают количественное описание динамики гравитационных неустойчивостей и агрегации частиц на примере извержения 4 мая 2010 года.

Их анализ также выявил важные недостатки в моделях переноса и рассеивания вулканического пепла (VATDMs), обычно используемых для прогнозирования его распространения. В частности, существуют процессы, которые бросают вызов традиционным представлениям об осаждении мелких частиц из вулканических шлейфов и которые в настоящее время плохо изучены: агрегация частиц и гравитационные неустойчивости. Последние проявляются в виде богатых частицами "пальцев", спускающихся от основания вулканических облаков, и часто наблюдались во время взрывных извержений.

На основе прямых наблюдений за шлейфом Эйяфьядлайёкюдля 2010 года, корреляции с сопутствующим осадочным отложением и специальных лабораторных модельных экспериментов, исследователи показывают, что мелкий пепел в этих богатых частицами "пальцах" оседает быстрее, чем отдельные частицы, и что агрегация и гравитационные неустойчивости тесно связаны. Оба явления могут значительно сокращать время нахождения мелкого пепла в атмосфере, поэтому их включение в модели VATDM имеет решающее значение для точного прогнозирования рассеивания и осаждения пепла.