Исследование показывает, что видеоанализ извержения в Исландии в 2010 году может улучшить прогнозы вулканического пепла для безопасности авиации

Видеозапись извержения исландского вулкана Эйяфьядлайёкюдль 2010 года предоставила исследователям из Кембриджского университета редкие наблюдения за облаками вулканического пепла с близкого расстояния. Эта информация может помочь точнее прогнозировать, как далеко взрывные извержения рассеивают свои опасные частицы пепла.

Когда в 2010 году произошло извержение, в атмосферу было выброшено около 250 миллионов тонн вулканического пепла, большая часть которого была разнесена над Европой и авиатрассами. Из-за остановки полетов миллионы авиапассажиров оказались в затруднительном положении. Прогнозы распространения пепла после взрывного извержения помогают снизить воздействие на авиацию, обосновывая решения о закрытии районов воздушного пространства. Однако для таких прогнозов необходимы данные о том, что происходит у вулкана, которые часто невозможно получить напрямую и приходится оценивать.

В новом исследовании учёные разделили 17-минутную видеозапись на временные отрезки, чтобы понять, как облако пепла Эйяфьядлайёкюдля росло вверх и вширь по мере развития извержения. «Никто ранее не наблюдал напрямую форму и скорость облаков песка, разносимых ветром», — отметил профессор Энди Вудс, ведущий автор исследования. Их новый метод видеоанализа был описан в журнале Communications Earth and Environment.

Сравнивая характеристики облака пепла, такие как его форма и скорость, через определённые интервалы времени на видео, исследователи смогли рассчитать количество пепла, извергнутого вулканом. Эта скорость выброса пепла, называемая скоростью извержения, является ключевым параметром для прогнозирования распространения облака.

«Скорость извержения определяет, сколько пепла попадёт в атмосферу, на какую высоту поднимется облако, как долго шлейф будет оставаться в воздухе, как быстро пепел начнёт оседать и площадь, которую он покроет», — пояснил Вудс. Обычно чем выше шлейф пепла, тем шире он рассеивается, а чем мельче частицы, тем дольше они остаются в воздухе. На рассеивание также влияют погодные условия, особенно направление ветра.

Вулканы по всему миру всё чаще наблюдают с помощью видео — через веб-камеры или камеры высокого разрешения. Вудс считает, что если во время извержения можно получить видеонаблюдения с высокой частотой кадров, то эту информацию в реальном времени можно использовать в прогнозах облаков пепла, которые будут точнее отражать меняющиеся условия извержения.

За 17 минут записи извержения Эйяфьядлайёкюдля исследователи наблюдали, что скорость извержения упала примерно вдвое. «Поразительно, что скорость извержения можно определить по видео. Раньше мы могли рассчитать этот параметр только после того, как извержение закончилось», — сказал Вудс. Важно знать меняющуюся скорость извержения, так как это может повлиять на рассеивание облака пепла по ветру.

Вулканологам обычно сложно проводить непрерывные измерения облаков пепла во время извержения. «Вместо этого большая часть нашего понимания того, как облака пепла распространяются в атмосфере, основана на уменьшенных лабораторных моделях», — отметил соавтор исследования доктор Никола Миньотти. Эти эксперименты проводятся в резервуарах с водой путём выпуска растворов, содержащих частицы или краситель, и анализа видеозаписи рассеивающегося шлейфа.

Вудс и его коллеги проводят подобные лабораторные эксперименты уже несколько лет, в последнее время пытаясь понять, как шлейфы извержения увлекаются ветром. Наличие видеозамеров реального извержения — большое преимущество, и реальные наблюдения тесно согласуются с тем, что они видели в лаборатории. «Демонстрация реалистичности наших лабораторных экспериментов действительно важна как для понимания того, как работают шлейфы пепла, так и для эффективного прогнозирования их движения», — заключили исследователи.