Возраст и вспенивание — как предсказать, когда произойдет извержение вулкана

Извержение вулкана может иметь разрушительные последствия, приводя к гибели людей и уничтожению средств к существованию, а также к выбросу огромного количества пепла, который нарушает авиасообщение и влияет на климат. Понимание процессов, происходящих под землей, позволило бы улучшить прогнозы сроков извержений и помочь спасти жизни, минимизируя ущерб. Как отметила вулканолог доктор Катрин Аннен из Университета Савойя Монблан во Франции, "понимание вулканов — это международная задача. Последствия извержений не останавливаются на границах".

Хотя извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии в 2010 году было относительно небольшим, оно хорошо запомнилось многим из-за масштабных отмен авиарейсов в Европе из-за облака пепла. Сегодня другие, более крупные вулканы, такие как итальянские Кампи Флегреи (супервулкан недалеко от Неаполя), по данным сейсмических наблюдений, накапливают магму в опасной "горячей зоне". Однако такие наблюдения дают лишь приблизительный прогноз (обычно за дни, недели или месяцы), поскольку "неопределенность возникает из-за того, что мы не можем видеть, что происходит под землей", — поясняет доктор Аннен.

По мере подъема магма остывает и может затвердеть, так и не извергнувшись. С другой стороны, при приближении к поверхности давление падает, что высвобождает растворенные газы и увеличивает вероятность взрывного вспенивания, подобного открытию взболтанной бутылки газировки. "Эти два процесса — вспенивание и затвердевание — конкурируют, и в зависимости от того, какой из них победит, вулкан извергнется или нет", — говорит вулканолог доктор Стефан Кольценбург из Университета Макгилла в Канаде.

Именно эти процессы лежат в основе математических моделей вулканов. В рамках проекта DYNAVOLC доктор Кольценбург изучает эту конкуренцию, связывая её с геофизическими сигналами, регистрируемыми на поверхности Земли, чтобы улучшить карты опасных зон. Его исследования уже показали, что чем быстрее движется магма или лава, тем быстрее она твердеет, что может улучшить модели.

Однако не все вулканы ведут себя одинаково. Например, старые вулканы, дольше накапливавшие магму, как правило, горячее молодых, что влияет на параметры, такие как вспучивание грунта перед извержением. Доктор Аннен в рамках проекта MAGMATS изучает, как возраст вулкана влияет на эти и другие потенциальные предупреждающие сигналы, моделируя на компьютерах взаимодействие магмы и газов в течение тысяч и сотен тысяч лет. Такие параметры, как температура, содержание газов и магмы, меняются нелинейно, что делает моделирование сложной задачей.

Эта работа должна помочь сделать прогноз извержения более точным и адаптированным к возрасту конкретного вулкана. Доктор Аннен надеется применить свои выводы к четырем активным вулканам: Кампи Флегреи (Италия), Утурунку (Боливия), Мерапи (Индонезия) и Крафла (Исландия). "Я хотела бы знать, есть ли большие объемы магмы, готовые к извержению близко к поверхности, или же любому извержению должно предшествовать поступление новой магмы с более глубоких уровней", — говорит она. В конечном счете, это позволит принимать более обоснованные решения об эвакуации.