Предвестник смертоносных катастроф: найден способ прогнозировать обрушения вулканов и цунами

Для людей, живущих неподалеку от вулканов, опасность выходит далеко за рамки потоков лавы и облаков пепла. Некоторые взрывные извержения могут привести к резкому обрушению склонов вулкана, как, например, на горе Сент-Хеленс в штате Вашингтон и Анак-Кракатау в Индонезии. Последнее такое событие спровоцировало цунами, считающееся причиной большинства смертей во время исторических извержений в 1883 году, пишет PHYS.org.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Несмотря на масштабность таких событий, научные основы и точные причины таких катастроф остаются в значительной степени неизвестными. Чтобы помочь ученым прогнозировать обрушение склонов вулканов, также известных как фланг или склон, доцент кафедры геологических наук Университета штата Пенсильвания и директора центра вычислительных наук в Институте вычислительных наук и наук о данных, Кристель Вотье возглавила разработку новых моделей, позволяющих оценить устойчивость вулкана.

В результате ученым удалось создать модели, способные помочь местным органам власти и сообществам оценить вероятность обрушения задолго до того, как земля полностью и внезапно обрушится.

Известно, что поступление магмы под вулкан создает на земной коре колоссальное давление – гораздо большее, чем давление воды. Это оказывает огромное давление на горные породы, которое может дестабилизировать вулкан и привести к его обрушению. Однако ученые не знают точных условий, способствующих неустойчивости, а оценка провоцирующих факторов довольно сложна.

Команда разработала способ прогнозирования реакции склонов на поднимающуюся магму в различных условиях, опираясь на частично реальные примеры оползней склонов вулканов. Магма – расплавленная порода, превращающаяся в лаву после выхода на поверхность Земли. Ученым также удалось оценить, где оползень будет более или менее вероятным, в соответствии с ожидаемыми изменениями стабильности.

Известно, что новые модели основаны на ранее неизвестных данных о местоположении магмы. Поднимающаяся под вулканом магма может вызвать оползень по существующим разломам — трещиноватым участкам, где два блока породы могут двигаться относительно друг друга. Оползень в этих местах может в конечном итоге привести к обрушению.

Простыми словами, по словам Вотье, имея представление о том, какая часть вулкана наиболее подвержена обрушению, мы можем разместить сейсмометры или GPS для мониторинга опасного склона с поминутной или почасовой долготой еще задолго до того, как произойдет обрушение.

В своей работе ученые сосредоточились на падении разломов – простыми словами, на угле разлома или трещины горной породы относительно горизонтальной поверхности. Команда обнаружила, что грунт с большей вероятностью прогибается на склонах с неглубокими провалами разломов под поверхностью, особенно если магма вскрывает земную кору под вершиной вулкана. Результаты указывают на то, что рельеф оказывает значительное влияние на прогнозы движения земной поверхности – фактор, который ранее часто игнорировался учеными.

Предполагается, что новые модели могут быть полезны для более точной оценки конкретных опасностей обрушения и участков вулкана. Наиболее подверженных нестабильности. В долгосрочной перспективе развитие подобных исследований может помочь жителям, проживающим рядом с вулканом, дав им время подготовиться и эвакуироваться до обрушения в случае необходимости.