Мощные извержения вулканов: время готовиться

Мощное извержение вулкана Хунга Тонга – Хунга Хаапай в январе этого года в Тонге, в южной части Тихого океана, было вулканическим эквивалентом астероида, пронесшегося мимо Земли. Это извержение было самым сильным со времен взрыва горы Пинатубо на Филиппинах в 1991 году и самым сильным взрывом, когда-либо  зарегистрированным приборами.

Пепел выпал на сотни километров, нанеся ущерб инфраструктуре, сельскому хозяйству и рыбным запасам. Нанесенный ущерб составил 18,5% валового внутреннего продукта Тонги. Подводные кабели были оборваны, что на несколько дней прервало связь Тонги с внешним миром; дальше взрыв вызвал всемирную ударную волну и цунами, которые достигли побережья Японии, Северной и Южной Америки. К счастью, извержение продолжалось всего около 11 часов. Если бы это продолжалось дольше, высвободило бы больше пепла и газа или произошло бы в более густонаселенных районах Юго-Восточной Азии или вблизи высокой концентрации жизненно важных судоходных путей, электрических сетей или другой важной глобальной инфраструктуры, это имело бы последствия для цепочек поставок, климат и пищевые ресурсы во всем мире.

Мир совершенно не готов к такому событию. Извержение в Тонге должно стать тревожным звонком. Последние данные по ледяным кернам позволяют предположить, что вероятность извержения магнитудой 7 (в 10 или 100 раз больше, чем на Тонге) или выше в этом столетии составляет 1 к 6 . Извержения такого масштаба в прошлом вызывали резкое изменение климата и крах цивилизаций, а также ассоциировались с ростом пандемий.

И все же мало инвестиций было вложено в ограничение того, что может сделать извержение такого масштаба. В нашем глобально взаимосвязанном мире воздействие будет распространяться на транспорт, продовольствие, воду, торговлю, энергетику, финансы и связь.

Вероятность крупномасштабных извержений вулканов в следующем столетии в сотни раз выше, чем вероятность столкновения с астероидами и кометами, вместе взятыми. Климатические последствия этих событий сопоставимы, однако реакция на них сильно различается. “Планетарная оборона» ежегодно получает финансирование в сотни миллионов долларов, и ей занимаются несколько глобальных агентств. В сентябре миссия НАСА по испытанию двойного астероидного перенаправления (DART) попытается изменить траекторию астероида, проверяя возможности отклонения астероида в будущем. Этот проект предварительной подготовки будет стоить более 300 миллионов долларов США. Напротив, нет ни скоординированных действий, ни крупномасштабных инвестиций для смягчения глобальных последствий мощных извержений. Это нужно изменить.

Существенное воздействие

Хотя исследователям давно известно о разрушительных последствиях крупномасштабных извержений вулканов, вероятность такого события была выяснена лишь недавно.

Частоту повторения крупных извержений можно определить путем поиска в долгосрочных записях пиков сульфатов, вызванных выбросом газа во время глобально значимых событий. В 2021 году исследователи изучили ледяные керны с обоих полюсов и выявили 1113 признаков извержений во льдах Гренландии и 737 в Антарктиде, произошедших между 60 000 и 9 000 лет назад. Они обнаружили 97 событий, которые, вероятно, оказали климатическое воздействие, эквивалентное извержению магнитудой 7 или выше. Они пришли к выводу, что события магнитудой 7 происходят примерно раз в 625 лет, а события магнитудой 8 (также называемые суперизвержениями) — примерно раз в 14 300 лет ^.. Это чаще, чем предполагалось в предыдущих оценках — с использованием геологических записей и статистических методов — которые обнаружили интервалы повторяемости в 1200 лет для магнитуды 7 и 17000 лет для магнитуды.

Последнее событие магнитудой 7 произошло в Тамборе, Индонезия, в 1815 году. По оценкам, на архипелаге около 100 000 человек погибли в результате вулканических извержений, цунами, отложений тяжелых камней и пепла на посевах и домах и последующих последствий. Во всем мире температура упала в среднем примерно на 1 ° C, что привело к «году без лета». Восточная часть Соединенных Штатов и большая часть Европы пережили массовые неурожаи, в результате чего голод привел к жестоким восстаниям и эпидемиям болезней.

Мир сейчас совсем другой. В некотором смысле она более устойчива: лучше ведется наблюдение за вулканами, лучше просвещение и осведомленность, а системы здравоохранения и продовольствия улучшились. Другими словами, риски для человечества возрастают. Благодаря изменениям циркуляции океана и атмосферы, вызванным изменением климата, крупномасштабное извержение в тропиках может привести к похолоданию на 60% в следующем столетии по сравнению с сегодняшним днем. Частота извержений может также увеличиться по мере изменения геофизических сил на поверхности планеты из-за таяния льда, изменения количества осадков и повышения уровня моря.

Хотя охлаждающее действие сульфатных аэрозолей в стратосфере может противодействовать потеплению от парниковых газов (в мире уже примерно на 1,1 °C теплее, чем в доиндустриальную эпоху), воздействие крупного вулканического извержения будет внезапным и огромным, с неравномерным Влияние на погоду, осадки и температуру.

Население мира сейчас в восемь раз больше, чем в 1800 году, а торговля, от которой оно зависит, с тех пор выросла более чем в 1000 раз. Как показали пандемия COVID-19 и конфликт в Украине, современный мир сильно зависит от глобальной торговли продовольствием, топливом и ресурсами; Катастрофа в одном месте может привести к резкому скачку цен и нехватке товара в другом месте.

Финансовые потери в результате мощного извержения оцениваются в несколько триллионов, что примерно сопоставимо с потерями от пандемии. Учитывая расчетную частоту повторения события магнитудой 7, это составляет более 1 миллиарда долларов США в год. Инвестиции в обеспечение готовности к кризису и смягчение его последствий обойдутся гораздо дешевле, чем реагирование на стихийное бедствие. Мы призываем уделять повышенное внимание и координировать исследования, направленные на прогнозирование, обеспечение готовности и смягчение последствий. Ниже мы предлагаем, как могут выглядеть эти усилия; для дальнейшего чтения см. Дополнительную информацию.

Определите риски

Из 97 вулканических извержений большой магнитуды, обнаруженных в записях ледяных кернов, лишь немногие можно отнести к конкретным вулканам. Местонахождение других остается загадкой, включая те, которые произошли совсем недавно — например, извержения, приведшие к «малому ледниковому периоду поздней античности» в середине шестого века. Оценки показывают, что до 80% извержений магнитудой 6 до ad 1 в настоящее время отсутствуют в глобальной геологической летописи, ​​при этом особенно плохие данные по океаническим островам, таким как Курилы, а также Индонезия и Филиппины, страны с некоторыми из высокая плотность вулканов.

Около 1300 вулканов извергались в какой-то момент в течение последних 10 000 лет, что означает, что они считаются активными. Но, вероятно, есть много других действующих вулканов: их недавние извержения могут быть неизвестны, потому что их местонахождение не изучено, или они могут бездействовать в течение длительного времени, но все еще способны к крупному взрывному событию. Выявление потенциально активных вулканов требует комплексного подхода.

Дальнейшее изучение исторических и геологических данных, в том числе морских и озерных кернов, особенно в заброшенных регионах, таких как Юго-Восточная Азия, поможет определить вулканические опасности и нанести на карту места, где обычно происходят крупные извержения.

Следует также определить регионы повышенной уязвимости и подверженности вулканическим угрозам. Для этого потребуются междисциплинарные исследования для выявления самых высоких глобальных рисков для торговли, энергетики, критической инфраструктуры, продовольственной и водной безопасности и финансов. Вероятно, будут точки защемления, где большие вулканические угрозы перекрывают плотные торговые сети, например, Малаккский пролив — между полуостровной Малайзией и Суматрой в Индонезии — и Средиземное море.

Улучшить мониторинг

Только 27% или около того извержений с 1950 года наблюдались по крайней мере с помощью одного прибора, такого как сейсмометр. Данные только об одной трети этих извержений были собраны глобальной базой данных о вулканических волнениях WOVOdat. Усовершенствованный наземный мониторинг известных действующих вулканов, включая измерения сейсмичности, газовыделения и деформации грунта, может обеспечить лучшее заблаговременное предупреждение об извержениях, особенно в сочетании с новыми анализами, которым помогает искусственный интеллект.

Там, где локальный наземный мониторинг невозможен, особенно в отдаленных районах, необходимо спутниковое и воздушное наблюдение. В дополнение к мониторингу тепловых, газовых и деформационных изменений спутники могут в режиме реального времени предоставлять данные о скорости массовых извержений, высоте шлейфов и изображениях для оказания помощи при стихийных бедствиях. Но нынешним спутникам не хватает необходимого разрешения во времени и пространстве.

Например, после извержения в Тонге прошло 12 часов, прежде чем первые радиолокационные изображения с зонда Sentinel-1A Европейского Союза зафиксировали изменения в вулкане. Часто вулканологам также приходится полагаться на щедрость частных спутниковых компаний, которые предоставляют изображения высокого разрешения в режиме реального времени, как это было в случае, когда компания Capella Space, расположенная в Сан-Франциско, Калифорния, предоставила изображения через день после взрывного извержения вулкана Ла-Суфриер. в Сент-Винсенте и Гренадинах началось в апреле 2021 года.

Четырехлетний экспериментальный проект Комитета по спутникам наблюдения Земли (CEOS) показал, что существующие спутниковые радиолокационные изображения деформации грунта можно использовать для отслеживания активности вулканов в Латинской Америке. CEOOS рекомендовал ряд шагов для ускорения передачи данных в местные обсерватории, улучшения интерпретации данных и распространения стратегии на другие регионы.

Более двух десятилетий вулканологи призывали к запуску специального спутника для наблюдения за вулканами. Значительный прогресс был достигнут за счет совместного использования спутников, однако кардинального изменения в наблюдении за вулканами можно добиться с помощью специального спутника, наблюдающего в инфракрасном диапазоне, или высотных дронов, которые в течение нескольких месяцев действуют как псевдоспутники.

Повышение готовности

Для повышения устойчивости на уровне сообщества и поддержки гуманитарного реагирования мониторинг и моделирование в режиме реального времени выпадения пепла, газовых шлейфов и других опасностей, таких как вулканические потоки, должны быть включены в целевую коммуникацию в режиме реального времени. Этот совет по «прогнозу текущей погоды» может быть доставлен в виде SMS с указанием кому-то  «очистить вашу крышу от вулканического пепла, чтобы предотвратить обрушение, поскольку в течение следующих 2 часов ожидается 50 сантиметров пепла», например, или направлением в ближайшие центры для предметы первой необходимости и медицинское обслуживание.

Уделение большего внимания просвещению и повышению осведомленности, ориентированному на сообщества, может помочь подготовить людей, живущих в уязвимых регионах. Проект «Сообщества, готовые к вулканам» в Сент-Винсенте и Гренадинах, осуществляемый Центром сейсмических исследований Университета Вест-Индии, является недавней историей успеха. Это способствовало эффективной эвакуации 20 000 человек перед взрывными извержениями 2021 года без человеческих жертв. Подобные программы по повышению осведомленности населения должны быть распространены по всему миру.

Повышение устойчивости критической инфраструктуры, такой как энергосистемы и сети связи, может уменьшить воздействие на регион. Глобальные политические соглашения могли бы отдавать приоритет транспортировке важных товаров, таких как нефть, газ, удобрения, продукты питания, электроника и важнейшие металлические ресурсы, а также обеспечивать, чтобы страны не действовали в своих узких интересах, например, вводя запреты на экспорт, которые могут усугубить ситуацию. нехватка продовольствия. Глобальные органы, такие как Управление ООН по снижению риска бедствий, еще не предпринимали таких целенаправленных усилий.

Исследовательская геоинженерия вулканов

Некоторые из наиболее распространенных последствий мощных извержений связаны с выбросом в стратосферу аэрозолей серы, которые блокируют солнечный свет и резко охлаждают Землю. Исследования того, как противодействовать им, могут помочь сократить вулканическую зиму.

В исследованиях рассматривалось использование сульфатов для противодействия антропогенному потеплению путем отклонения солнечной радиации. Противоположный сценарий редко привлекает внимание. Теоретически возможно высвобождение недолговечного согревающего агента, такого как гидрофторуглерод, для противодействия охлаждению сульфатов, или использование высотного самолета для выпуска нетоксичных веществ, связывающихся с сульфатными аэрозолями, для улучшения их удаления из атмосферу, подобно истончению перистых облаков. Такие усилия могут иметь значительные затраты и побочные эффекты, такие как кислотные дожди, а также большие потенциальные выгоды.

Возможность напрямую влиять на поведение вулканов может показаться немыслимой, но то же самое было и с отклонением астероидов до создания Координационного бюро планетарной защиты НАСА в 2016 году. Многочисленные примеры из геотермальных исследований показывают, что технически возможно проникнуть в магматические тела в земной коре с небольшими затратами. побочный ущерб. В 2024 году исследователи планируют пробурить магматический карман на испытательном полигоне Крафла в Исландии, чтобы создать «долгосрочную магматическую обсерваторию» и проверить оборудование для обнаружения, чтобы потенциально улучшить предсказание вулканов. Также следует провести исследования, чтобы оценить, возможно ли манипулировать магмой или окружающими породами для сдерживания взрывоопасности извержений — один из таких проектов, «Выделение магмы во время извержений и геотермальных исследований», финансируется Европейским исследовательским советом до 2026 года.

Вопрос о том, должны ли ученые проводить какие-либо инженерные исследования вулканов, которые сопряжены с очевидными рисками, является предметом споров. Но такая дискуссия требует подкрепления тщательными теоретическими и экспериментальными исследованиями. На наш взгляд, отсутствие инвестиций, планирования и ресурсов для реагирования на крупные извержения является безрассудным.

Извлечет ли человечество уроки вулканологии из вулканологии в Тонге, или извержение большой магнитуды станет следующим событием, разрушающим планету, которое застанет мир врасплох после пандемии? Обсуждения должны начаться сейчас.

источник

фото

извержение,  вулкан,  прогноз 

19.08.2022, 5015 просмотров.