Conţinut
- Ce este Cenușa Vulcanică?
- Proprietățile cenușii vulcanice
- Erupții de cenușă și coloane de cenușă
- Plume de cenușă, cenușă și câmpuri de frasin
- Impactul cenușii vulcanice
- Impactul asupra sănătății umane:
- Impactul asupra agriculturii:
- Impact asupra clădirilor:
- Impact asupra aparatelor:
- Impactul asupra comunicațiilor:
- Impact asupra instalațiilor de producere a energiei electrice:
- Impact asupra transportului la sol:
- Impact asupra transportului aerian:
- Impact asupra sistemelor de alimentare cu apă:
- Impact asupra sistemelor de ape uzate:
- Planificarea cenușii vulcanice
Pluma de cenușă vulcanică din Vulcanul Cleveland, situat pe insula Chuginadak, în lanțul insulei Aleutiene, în largul Alaska. Imagine NASA făcută de Jeff Williams, inginer de zbor, de la stația spațială internațională. Imagine mai mare.
Ce este Cenușa Vulcanică?
Cenușa vulcanică constă din particule de dimensiuni de pulbere până la nisip din materiale de rocă igneă care au fost aruncate în aer de un vulcan în erupție. Termenul este folosit pentru material în timp ce este în aer, după ce a căzut la sol și, uneori, după ce a fost litificat în rocă. Termenii „praf vulcanic” și „cenușă vulcanică” sunt folosiți pentru ambele materiale; cu toate acestea, "praful vulcanic" este utilizat mai adecvat pentru materialul de dimensiuni pulbere.
Cenușă vulcanică din Muntele Sf. Helens, erupția din 1980. Imaginea USGS, D.E. Wieprecht. Imagine mai mare.
Particula de cenușă vulcanică vizualizat cu un microscop electronic de scanare. Imaginea USGS de A.M. Sarna-Wojcicki. Imagine mai mare.
Proprietățile cenușii vulcanice
La prima vedere, cenușa vulcanică arată ca o pulbere moale, inofensivă. În schimb, cenușa vulcanică este un material de rocă cu o duritate de aproximativ 5+ pe scara Mohs Durness. Este compus din particule în formă neregulată, cu margini ascuțite și zimțate (vezi vederea microscopică). Combinați duritatea mare cu forma particulelor neregulate, iar cenușa vulcanică poate fi un material abraziv. Acest lucru oferă acestor particule minuscule capacitatea de a deteriora geamurile aeronavei, de a fi iritant pentru ochi, de a provoca uzura neobișnuită a părților mobile ale echipamentelor cu care vin în contact și de a provoca multe alte probleme discutate mai jos în secțiunea „Impactul cenușii vulcanice”.
Particulele de cenușă vulcanică au dimensiuni foarte mici și au o structură veziculară cu numeroase cavități. Acest lucru le conferă o densitate relativ mică pentru un material de rocă. Această densitate scăzută, combinată cu dimensiunea particulelor foarte mici, permite ca cenușa vulcanică să fie transportată în atmosferă printr-o erupție și transportată pe distanțe lungi de către vânt. Cenușa vulcanică poate cauza probleme la o distanță lungă față de vulcanul care erupe.
Particulele de cenușă vulcanice sunt insolubile în apă. Când se umezesc, formează o nămol sau un noroi care poate face căile de rulare și pistele să fie netede. Cenușa vulcanică umedă se poate usca într-o masă solidă, de tip beton. Acest lucru îi permite să conecteze canalizele de furtună și să se lipească în blană de animale care sunt în aer liber atunci când cenușa cade în același timp cu ploaia.
Coloana de cenușă vulcanică: Coloana de erupție a Muntelui St. Helens la 18 mai 1980. Această eliberare explozivă a produs o coloană fierbinte de tephra în creștere, gaze vulcanice și aer antrenat care s-a ridicat la o altitudine de 22 de kilometri în mai puțin de zece minute. Vânturile puternice predominând cenușa spre est la aproximativ 100 de kilometri pe oră. În mai puțin de patru ore, cenușa cădea pe orașul Spokane la aproximativ 400 de kilometri distanță, iar două săptămâni mai târziu, norul de erupție înconjurase pământul. Imagine USGS de A. Post.
Erupții de cenușă și coloane de cenușă
Unele magme conțin cantități enorme de gaz dizolvat sub presiuni foarte mari. Atunci când are loc o erupție, presiunea de limitare asupra acestor gaze este eliberată brusc și se extind rapid, repezindu-se de la aerisirea vulcanică și purtând mici biți de magmă cu ele. Apa subterană din apropierea unei camere de magmă poate fi aruncată în aburi cu același rezultat. Acestea sunt sursa de particule de cenușă pentru unele erupții. Cantitatea enormă de gaz fierbinte, scăpător, care se extinde din aerisire poate conduce o coloană de erupție de cenușă și gaze fierbinți în aer.
Imaginea însoțitoare arată o porțiune din coloana de cenușă produsă de erupția din mai 1980, a Muntelui Sf. Helens. În acea erupție, eliberarea explozivă de gaze vulcanice fierbinți în atmosferă a produs o coloană de tephra în creștere, gaze vulcanice și aer antrenat care s-a ridicat la o altitudine de 22 de kilometri în mai puțin de zece minute. Apoi, vânturile puternice predominând cenușa spre est la aproximativ 100 de kilometri pe oră. În mai puțin de patru ore, cenușa cădea pe orașul Spokane, la aproximativ 400 de kilometri distanță de aerisire. Două săptămâni mai târziu, praful din erupție fusese transportat în jurul Pământului.
Erupția Muntelui Sfânta Helens a fost excepțională ca mărime și intensitate. O versiune mai obișnuită de cenușă este prezentată în imaginea din partea de sus a acestei pagini. În acea imagine, Vulcanul Cleveland, situat pe insula Chuginadak, în lanțul insulei aleutiene din Alaska, eliberează o mică plumă de cenușă, care în câteva minute se desprinde de vulcan și este dusă de vânt.
Harta de ashfall vulcanică: Harta care arată distribuția geografică în Statele Unite ale căderii de cenușă din erupția din 18 mai 1980 a Muntelui St. Helens. Imagine USGS. Harta mai mare.
Grosime de cenușă: Depozitele de cenusii sunt, în general, groase și grosiere în dimensiunea particulelor în apropierea vulcanului. Cu toate acestea, la distanță depozitul devine mai subțire și mai fin.
Cenușă: Pe tot continentul a fost suflată o plumă lungă de cenușă de la vulcanul Chaitén din sudul Chile. Imagine mai mare.
Plume de cenușă, cenușă și câmpuri de frasin
Odată ce cenușa este eliberată în aer de un vulcan, vântul are ocazia să o miște. Această mișcare, împreună cu turbulența aerului, lucrează la distribuirea cenușii suspendate pe o suprafață largă. Acești nori de cenușă care sunt mișcați de vânt sunt cunoscuți sub numele de prune de cenușă. O imagine de mai jos arată un penaj de cenușă produs de erupția vulcanului Chaitén în sudul Chile, la 3 mai 2008. Acest penaj începe în Chile, traversează Argentina și se extinde cu sute de kilometri pe Oceanul Atlantic, răspândindu-se pe măsură ce călătorește.
Pe măsură ce un penaj de cenușă se îndepărtează de aerisirea vulcanică, nu mai are graba de a scăpa gaze pentru a-l susține. Particule de cenușă neacceptate încep să cadă. Cele mai mari particule de cenușă cad mai întâi, iar particulele mai mici rămân suspendate mai mult timp. Aceasta poate produce un depozit de ashfall pe pământ, sub plumbul de cenușă. Aceste depozite de ashfall sunt, în general, mai groase în apropiere de aerisire și subțiri cu distanța. Pe această pagină este afișată o hartă care arată distribuția de cenușă de la erupția din 18 mai 1980 a Muntelui St. Helens.
Un câmp de cenușă este o zonă geografică în care terenul a fost acoperit de căderea unui penaj de cenușă. O imagine de mai jos arată un câmp de cenușă la est de Vulcanul Chaitén, în sudul Chile, din mai 2008. În mod clar, se poate vedea acoperirea albă a cenușei.
Câmp cenușă: Un câmp de cenușă la est de Vulcanul Chaitén din mai 2008. Imagine mai mare.
Impactul cenușii vulcanice
Cenușa vulcanică prezintă numeroase pericole pentru oameni, proprietăți, utilaje, comunități și mediu. Mai multe dintre acestea sunt detaliate mai jos.
Impactul asupra sănătății umane:
Persoanele expuse căderii de cenușă sau care trăiesc în mediul prăfuit după o ashfall pot suferi o serie de probleme. Problemele respiratorii includ iritația nasului și a gâtului, tuse, boală asemănătoare bronșitei și disconfort în timpul respirației. Acestea pot fi reduse cu utilizarea măștilor de praf cu eficiență ridicată, dar expunerea la cenușă trebuie evitată dacă este posibil.
Problemele pe termen lung ar putea include dezvoltarea unei boli cunoscute sub numele de "silicoză" dacă cenușa are un conținut semnificativ de silice. Institutul Național de Sănătate și Securitate în Muncă din SUA recomandă tipuri de măști specifice celor expuse la cenușă vulcanică. Oricine suferă deja de probleme precum bronșită, emfizem sau astm ar trebui să evite expunerea.
Cenușa vulcanică uscată se poate lipi de un ochi uman umed, iar particulele minuscule de cenușă provoacă rapid iritarea ochilor. Această problemă este cea mai severă în rândul persoanelor care poartă lentile de contact. Unele iritații ale pielii sunt raportate de persoanele aflate în zone de ashfall; cu toate acestea, numărul de cazuri și gravitatea lor sunt reduse.
Ashfall Novarupta: Imagine prin satelit a peisajului din jurul Vulcanului Novarupta, cu contururi de ashfall și zona de flux piroclastic din erupția din 1912, prezentate sub formă de linii colorate. Imagine prin satelit de J. Allen (NASA) folosind date de la Universitatea din Maryland, Global Land Cover Facility. Cartografie de B. Cole ,. Imagine mai mare.
Impactul asupra agriculturii:
Creșterea animalelor suferă aceleași probleme ale ochilor și ale căilor respiratorii descrise mai sus pentru om. Animalele care se hrănesc prin pășunare ar putea deveni incapabile să mănânce dacă cenușa își acoperă sursa de hrană. Cei care mănâncă dintr-o sursă de hrană acoperită cu cenușă suferă adesea de o serie de boli. Este posibil ca fermierii din zonele de ashfall să aibă nevoie de hrană suplimentară animalelor lor, să-i evacueze sau să-i trimită la sacrificare timpurie.
O ashfall de doar câțiva milimetri nu provoacă de obicei daune grave pășunilor și culturilor. Cu toate acestea, acumulările mai groase de cenușă pot deteriora sau ucide plantele și pășunile. Acumulările groase pot deteriora solul ucigând microfiți și blocând intrarea de oxigen și apă. Aceasta poate duce la o stare sterilă a solului.
Deteriorarea ashfall vulcanic: Clădiri deteriorate de un ashfall umed. Imagine USGS. Imagine mai mare.
Cenușă vulcanică: Videoclipul USGS explicând impactul cenușii vulcanice asupra traficului aerian.
Impact asupra clădirilor:
Cenușa uscată cântărește de aproximativ zece ori densitatea zăpezii proaspete. O scrumieră groasă de pe acoperișul unei clădiri o poate supraîncărca și poate face ca aceasta să se prăbușească (vezi imaginea). Majoritatea clădirilor nu sunt proiectate pentru a suporta această greutate suplimentară.
Imediat după o cădere grea, una dintre lucrările prioritare este curățarea cenușii de pe acoperișurile clădirilor. Dacă ploaia cade înainte ca cenușa să fie îndepărtată, aceasta poate fi absorbită de cenușă și crește greutatea. Cenușa umedă poate avea o densitate de douăzeci de ori mai mare decât cea a zăpezii proaspete.
Cenușa vulcanică poate umple jgheaburile pe o clădire și înfundă coborâșurile. Cenușa singură poate fi foarte grea și, dacă se ude de ploaie, greutatea va trage adesea jgheaburile din case. Cenușa în combinație cu apa poate fi corozivă pentru materialele pentru acoperișuri metalice. Cenușa umedă este, de asemenea, un conductor și, atunci când este acumulată în jurul elementelor electrice externe ale unei clădiri, aceasta poate duce la vătămări grave sau daune.
Aparatele de aer condiționat și sistemele de manevrare a aerului pot defecta sau deteriora dacă filtrele lor sunt înfundate sau orificiile lor de aerisire sunt acoperite de cenușă vulcanică. Piesele care se deplasează pe echipament pot fi purtate rapid dacă cenușa abrazivă se află între ele.
Impact asupra aparatelor:
Cenușa fină și praful se pot infiltra în clădiri și pot cauza probleme cu aparatele. Cenușa abrazivă poate produce uzura neobișnuită a pieselor mobile din motoarele electrice. Aspiratoarele, cuptoarele și sistemele de calculatoare sunt deosebit de vulnerabile, deoarece procesează mult aer.
Întuneric datorită ashfallului vulcanic: Cenușa din aer poate bloca lumina soarelui și poate face ca zonele sub un plumă de cenușă să se întunece la mijlocul zilei. Vulcanul Soufriere Hills, imagine din 1997. Imagine USGS. Imagine mai mare.
Impactul asupra comunicațiilor:
Cenușa vulcanică poate avea o sarcină electrică care interferează cu undele radio și alte emisiuni transmise prin aer. Este posibil ca echipamentele radio, telefonice și GPS să nu poată trimite sau primi semnale cu un vulcan în erupție în apropiere. Cenușa poate deteriora, de asemenea, instalațiile fizice, cum ar fi firele, turnurile, clădirile și echipamentele necesare pentru a sprijini comunicațiile.
Impact asupra instalațiilor de producere a energiei electrice:
Cenușa vulcanică poate provoca oprirea instalațiilor de generare a energiei electrice. Aceste instalații sunt uneori oprite pentru a evita deteriorarea cenușii. Pot rămâne jos până când cenușa a fost îndepărtată. Acest lucru protejează echipamentele esențiale împotriva defecțiunilor, dar perturbă service-ul pentru milioane de oameni.
Cenușă vulcanică pe mașini la Clark Air Base din Filipine, după erupția din 1991 a Muntelui Pinatubo. Această parcare se află la aproximativ 25 de kilometri est de erupție și a primit aproximativ 9 centimetri de cenușă. Imagine USGS de R.P. Hoblitt. Imagine mai mare.
Impact asupra transportului la sol:
Impactul inițial asupra transportului este o limită a vizibilității. Cenușa umple aerul și blochează lumina soarelui. Poate fi la fel de întunecat ca noaptea în miezul zilei. Cenușa acoperă și marcajele rutiere. Doar un milimetru de cenușă poate ascunde centrul și liniile de bază ale unei autostrăzi.
Un alt impact este asupra mașinilor. Procesează cantități enorme de aer care va conține praf și cenușă vulcanică. Acest lucru este inițial capturat de filtrul de aer, dar poate fi repede copleșit. Apoi praful abraziv intră în motor pentru a deteriora piesele prelucrate cu atenție și a înfunda deschideri minuscule.
Cenușa vulcanică se acumulează pe parbrizele mașinilor, creând necesitatea utilizării ștergătoarelor. Dacă se folosesc ștergătoarele, cenușa abrazivă dintre parbriz și ștergătoare poate zgâria geamul, producând uneori o suprafață înghețată, imposibil de văzut.
Praful vulcanic și cenușa care acoperă drumurile pot duce la pierderea tracțiunii. Dacă drumurile se udă, cenușa uscată se transformă într-un noroi foarte alunecos. Drumurile și străzile trebuie lăcrimate ca și cum ar fi căzut o zăpadă care nu se topește.
Straturi de căderi în Filipine: A) Secțiune pe podul râului Santo Tomas, la nord de San Narciso, Zambales; 32 km vest-sud-vest de aerisire. Stratul A este de 8 mm de cenușă cu dimensiuni de nisip; stratul B este de 4 mm de cenușă fină. Notă gradarea normală slabă a stratului C și clasturile grosiere împrăștiate pe suprafața depozitului.
B) Depozitele de cădere a tifonului pe drumul neameliorat de-a lungul râului Marella, la 10,5 km sud-vest de orificiu. Stratul A, de aproximativ 4 cm grosime, este format din cenușă grosieră și lapilli fine; stratul B este format din mai multe straturi subțiri de cenușă; stratul C are o grosime de 33 cm și este cea mai groasă secțiune a zăcământului picomatic-cădere încă găsit. Rețineți gradarea normală în general, dar lapillus de 2 cm în roșul stâng. Stratul D este alcătuit din două paturi de cenușă fină de 3 până la 4 cm grosime, separate de un pat de cenușă pomicioasă prelucrată cu apă.
C) Depozitele de Tephra pe un drum neameliorat la aproximativ 9 km sud-est de orificiu, partea de nord a râului Gumain. Stratul B are 23 cm grosime și este format din numeroase paturi de cenușă gradate; stratul C are 31 cm grosime și are două zone în partea inferioară cu acoperiri minore de cenușă fină.
D) Secțiunea din gura canionului râului Pasig la aproximativ 15 km est de orificiu de evacuare. Stratul B are 10 cm grosime și stratul C are aproximativ 18 cm grosime; notează zonele bogate în cenușă care ies în evidență datorită coeziunii crescute. USGS Imagini de W.E. Scott și J.J. Major. Imagine mai mare.
Impact asupra transportului aerian:
Motoarele cu jet modern procesează cantități enorme de aer. Ei trag aer în partea din față a motorului și îl evacuează în spate. Dacă cenușa vulcanică este trasă într-un motor cu jet, poate fi încălzită la temperaturi mai mari decât temperatura de topire a cenușei. Cenușa se poate topi în motor, iar produsul moale lipicios poate adera la interiorul motorului. Acest lucru restricționează fluxul de aer prin motor și adaugă greutate în avion.
Cenușa vulcanică a dus la o avarie a motorului pe câteva avioane. Din fericire, piloții au reușit să aterizeze în siguranță cu motoarele rămase. Astăzi, vulcanii sunt monitorizați pentru semne de erupție, iar avioanele sunt dirijate în jurul zonelor care ar putea conține cenușă aeriană.
Cenușa vulcanică suspendată în aer poate avea un efect abraziv asupra avioanelor care zboară prin ea la sute de kilometri pe oră. În aceste viteze, particulele de cenușă care afectează parbrizul pot sabla suprafața într-un finisaj înghețat care ascunde vederea piloților. Sablarea poate îndepărta, de asemenea, vopseaua și groapa de metal pe nas și pe marginile conducătoare ale aripilor și ale echipamentului de navigație.
În aeroporturi se întâlnesc aceleași probleme și cu pistele, așa cum se observă pe drumuri. Marcajele pe piste pot fi acoperite cu cenușă. Avioanele pot pierde tracțiune la aterizare și decolare. Și cenușa trebuie eliminată înainte ca operațiunile să revină la normal.
Organizația Aviației Civile Internaționale a recunoscut necesitatea informării piloților și a controlorilor de trafic aerian despre pericolele vulcanice. Pentru aceasta, au lucrat cu agenții guvernamentale pentru a înființa mai multe centre consultative pentru cenușă vulcanică. Aceste centre monitorizează activitatea vulcanică și raportează penele de cenușă din zona lor de monitorizare.
Cenușă vulcanică: Videoclipul USGS explicând impactul cenușii vulcanice asupra traficului aerian.
Impact asupra sistemelor de alimentare cu apă:
Sistemele de alimentare cu apă pot fi afectate de deșeuri. În cazul în care o comunitate utilizează o sursă de apă deschisă, cum ar fi un râu, un lac de acumulare sau un lac, cenușa căzută va deveni un material suspendat în alimentarea cu apă care trebuie filtrată înainte de utilizare. Apa de procesare cu cenușă abrazivă suspendată poate dăuna pompelor și echipamentelor de filtrare.
Cenușa poate provoca, de asemenea, modificări temporare în chimia apei. Cenușa în contact cu apa poate scădea pH-ul și poate crește concentrația de ioni scurse din materialul de cenușă. Acestea includ: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F și multe altele.
Impact asupra sistemelor de ape uzate:
Cenușa care cade pe străzile orașului va intra imediat în sistemul de canalizare a furtunilor. Dacă se prelucrează apa de canalizare încărcată cu cenușă, cenușa suspendată poate supraîncărca echipamentele și filtrele și poate provoca pagube la pompe și supape. De asemenea, devine o problemă de eliminare. Noroiul sau nămolul de cenușă se pot întări într-un material similar cu betonul.
Planificarea cenușii vulcanice
Comunitățile situate în apropierea sau în avalul vulcanilor cu potențial de producere a erupțiilor de cenușă ar trebui să ia în considerare impactul potențial al cenușii vulcanice și să planifice modalități de a face față acesteia și să-și minimizeze impactul. Este mult mai ușor să deveniți educați în legătură cu o problemă și să luați măsuri în avans decât să faceți față unei probleme enorme, fără avertisment.