Вулканы мира > Наблюдение за вулканами

Наблюдение за вулканами

При извержении вулканов может пострадать каждый десятый житель Земли. Сегодня примерно 60 лабораторий по всему свету ведут наблюдения за активностью 150 потенциально опасных вулканов, которые угрожают жизни более чем полумиллиарда жителей Земли.

За последние двести лет жертвами извержений уже стали триста тысяч человек, и эта цифра может увеличиться с ростом вулканической деятельности: только в прошлом году произошло около сорока крупных извержений - в Латинской Америке, Юго-Восточной Азии, Африке.

В России наиболее активны вулканы полуострова Камчатка - северного звена Курило-Камчатской островной цепи, где насчитывается около семидесяти действующих вулканов, или 12 процентов от их общего числа в мире. Изучение "горелых сопок" Камчатки ведётся уже около трёхсот лет. А с сентября 1935 года, когда была открыта Камчатская вулканологическая станция Академии наук СССР, там начались непрерывные наблюдения.

Одним из самых успешных примеров наблюдения за вулканами является лаборатории на острове Реюньон, которая следит за активностью вулкана Питон-де-ла-Фурнез.

Необходимость тщательного изучения вулкана стала очевидной, и идея Лакруа наконец осуществилась. Двадцать лет назад на равнине Де-Кафр в пятнадцати километрах от вершины "Печки" появились здания вулканологической лаборатории французского Института физики Земли. У вулкана установили целую батарею сейсмографов и приборов, фиксирующих смещения горных пород и поведение магмы. Исследования показали, что Фурнез отличается от своих собратьев на Антильских островах или в Индонезии: те расположены на границе тектонических плит; "Печка" же возникла прямо посреди плиты. Согласно теории "горячих точек" американского геофизика Джейсона Моргана, с некоторых участков земной мантии раскалённая магма поднимается, словно щупальца гигантского осьминога, и прожигает насквозь океанический или континентальный пласт. Фурнез и есть такой вулкан, образованный "горячей точкой".

Исследования шли в Бори - основном кратере вулкана. На глубине 2600 метров физик Пьер Блюм установил инклинометры - разработанные им приборы с кварцевым маятником, улавливающие на километровом отрезке колебания почвы в один миллиметр. Данные поступают на компьютеры обсерватории, где фиксируется подъем магмы к поверхности и определяется глубина толчков. Но как узнать - выйдет ли извержение "из берегов", ставя под угрозу жизни людей?

В 1989 году молодой французский вулканолог Филипп Ковальски разработал компьютерную программу, в реальном времени обрабатывающую сигналы с измерительных приборов. Компьютер, ежесекундно отслеживая характер деформации земной коры, показывал на мониторе состояние магмы и направление ее горизонтальных перемещений. 18 апреля 1990 года картинка на экране компьютера показала, что рядом с кратером Доломье появился и начал перемещаться к юго-востоку "очаг вздутия". Тремя часами позже в 4 километрах от вершины открылась трещина, откуда выплеснулась лава. Точно там, где прогнозировалось!

Компьютерная программа Ковальски была представлена на конгрессе вулканологов в Неаполе, и впоследствии с её помощью удалось сделать расчёты извержений, подтвердившиеся в 1991 и 1992 годах. Европейская комиссия оценила практическое значение разработок вулканологов и присвоила в 1992 году вулкану Питон-де-ла-Фурнез статус "лаборатории". В последующие годы программой Ковальского на Реюньоне не удалось воспользоваться: вулкан "заснул" на пять лет. Пробуждение наступило в марте 1998 года: 10 толчков шестого марта, 30 - седьмого, 837 - восьмого... Отмеченные на глубине пяти километров ниже уровня моря толчки затем поднялись до глубины одного-двух километров. Тогда директор обсерватории Томас Стодакер и разослал своё знаменитое предупреждение.

Современное состояние мониторинга вулканической опасности и смягчения её последствий основано на двух методах, которые предоставляют информацию в очень разных временных масштабах: стратиграфические исследования для выяснения долгосрочной истории извержений вулкана (обычно 100 -110 лет) и мониторинг неглубоких форм вулканических волнений: сейсмичность, дистанционное зондирование и деформация грунта, которые обычно обнаруживаются за несколько дней или месяцев до извержения.

Деформация грунта интерпретируется как результат раздувания и дефляции вулканического сооружения в ответ на движение магмы к поверхности Земли перед извержением. После извержения вулкана грунт перемещается вниз, поскольку резервуар магмы опустел. Обнаружение признаков деформации, предшествующей извержению, позволило бы учёным сосредоточить свои усилия на мониторинге циклов раздувания-дефляции магматических резервуаров и позволило бы государственным служащим лучше справляться с опасностями, связанными с вулканизмом. Движение глубоких магматических резервуаров трудно обнаружить под большинством из них.

Это может быть связано с тем, что глубинное накопление магмы происходит ниже границы хрупкости/пластичности и, следовательно, является практически сейсмическим фактором, и любая связанная с этим поверхностная деформация относительно незначительна.

InSAR может стать альтернативным инструментом для мониторинга вулканической деформации. InSAR недавно использовался для изучения деформаций на нескольких вулканах по всему миру и позволяет отображать деформации на сантиметровом уровне на большой площади (сотни км2). В других исследованиях учёные успешно использовали InSAR для мониторинга оседания грунта из-за интенсивной добычи подземных вод

Обработка данных InSAR начинается с создания интерферограммы путём разности значений фаз двух совместно зарегистрированных радарных изображений, полученных над одной и той же сценой.