Sadržaj
- Što je vulkanski pepeo?
- Svojstva vulkanskog pepela
- Erupcije pepela i stupa pepela
- Pepeo, jasen i jasen
- Utjecaj vulkanskog pepela
- Utjecaj na zdravlje ljudi:
- Utjecaj na poljoprivredu:
- Utjecaj na zgrade:
- Utjecaj na uređaje:
- Utjecaj na komunikacije:
- Utjecaj na postrojenja za proizvodnju energije:
- Utjecaj na kopneni prijevoz:
- Utjecaj na zračni prijevoz:
- Utjecaj na vodoopskrbne sustave:
- Utjecaj na sustave otpadnih voda:
- Planiranje vulkanskog pepela
Pljusak vulkanskog pepela iz vulkana Cleveland, koji se nalazi na otoku Chuginadak, u lancu aleutskog ostrva na Aljasci. NASA-in snimak snimio je Jeff Williams, inženjer leta, s Međunarodne svemirske stanice. Veća slika.
Što je vulkanski pepeo?
Vulkanski pepeo sastoji se od čestica veličine praha do pijeska materijala magnetskog stijena koji su u zrak ubacili vulkan koji je eruptirao. Izraz se koristi za materijal dok se nalazi u zraku, nakon što padne na zemlju, a ponekad i nakon litifikacije u stijenu. Izrazi "vulkanska prašina" i "vulkanski pepeo" koriste se za isti materijal; međutim, „vulkanska prašina“ se prikladnije koristi za materijal veličine praha.
Vulkanski pepeo s brda St. Helens, erupcija 1980. godine USGS slika, D.E. Wieprecht. Veća slika.
Čestica vulkanskog pepela gledano skenirajućim elektronskim mikroskopom. USGS slika A.M. Sarna-Wojcicki. Veća slika.
Svojstva vulkanskog pepela
Na prvi pogled, vulkanski pepeo izgleda poput mekog, bezopasnog praha. Umjesto toga, vulkanski pepeo je kameni materijal čija je tvrdoća oko 5+ na Mohsovoj skali tvrdoće. Sastoji se od čestica nepravilnog oblika s oštrim, nazubljenim ivicama (vidi mikroskopski prikaz). Kombinirajte visoku tvrdoću s nepravilnim oblikom čestica, a vulkanski pepeo može biti abrazivni materijal. To daje tim sitnim česticama sposobnost oštećenja prozora zrakoplova, nadražuju oči, uzrokuju neobično trošenje pokretnih dijelova opreme s kojima dođu u kontakt i uzrokuju mnoge druge probleme koji su u nastavku spomenuti u odjeljku "Utjecaj vulkanskog pepela".
Čestice vulkanskog pepela su vrlo male veličine i imaju vezikularnu strukturu s brojnim šupljinama. To im daje relativno nisku gustoću stijenskog materijala. Ova mala gustoća, u kombinaciji s vrlo malom veličinom čestica, omogućava da se vulkanski pepeo eruptira visoko u atmosferu i prenese velike udaljenosti od vjetra. Vulkanski pepeo može uzrokovati probleme na velikoj udaljenosti od vulkana koji izbija.
Čestice vulkanskog pepela su netopljive u vodi. Kad postanu vlažni, formiraju mulj ili blato koje može učiniti da autoceste i piste budu glatke. Vlažni vulkanski pepeo može se osušiti u čvrstu, betonsku masu. To mu omogućuje da zapuši olujnu kanalizaciju i zabije se u krzno životinja koje su na otvorenom kada pepeo padne istovremeno s kišom.
Stupac vulkanskog pepela: Stup erupcije brda St. Helens 18. svibnja 1980. Ovo eksplozivno oslobađanje proizvelo je vrući stup rastuće tefre, vulkanskih plinova i uvučenog zraka koji se uzdigao do nadmorske visine od 22 kilometra za manje od deset minuta. Snažni prevladavajući vjetrovi nosili su pepeo na istok brzinom od oko 100 kilometara na sat. Za manje od četiri sata pepeo je padao na grad Spokane, udaljen oko 400 kilometara, a dva tjedna kasnije oblak erupcije opkolio je zemlju. USGS slika A. Posta.
Erupcije pepela i stupa pepela
Neke magme sadrže ogromne količine otopljenog plina pod vrlo visokim pritiscima. Kad se dogodi erupcija, iznenadni oslobađanje pritiska na te plinove i brzo se proširuju, jureći iz vulkanskog oduška i noseći sa sobom male djeliće magme. Podzemne vode u blizini magm komore mogu se isprazniti u paru s istim rezultatom. To su izvor čestica pepela za neke erupcije. Ogromna količina vrućeg, vrućeg plina koji se širi i izlazi iz ventilacijskog otvora može dovesti do erupcije stupa pepela i vrućih plinova visoko u zrak.
Na priloženoj slici vidi se dio stupa pepela proizvedenog eksplozijom na planini St. Helens iz svibnja 1980. godine. U toj erupciji eksplozivno ispuštanje vrućih vulkanskih plinova u atmosferu proizvelo je kolonu dižuće tefre, vulkanskih plinova i uvučenog zraka koji se na nadmorsku visinu od 22 kilometra popeo za manje od deset minuta. Zatim su jaki prevladavajući vjetrovi nosili pepeo na istok brzinom od oko 100 kilometara na sat. Za manje od četiri sata pepeo je padao na grad Spokane oko 400 kilometara udaljen od oduška. Dva tjedna kasnije, prašina iz erupcije bila je prenesena oko Zemlje.
Erupcija brda St. Helens bila je izuzetna u svojoj veličini i intenzitetu. Tipičnije otpuštanje pepela prikazano je na slici na vrhu ove stranice. Na toj slici vulkan Cleveland, smješten na ostrvu Chuginadak u aleutskom lancu na Aljasci, oslobađa mali pepeo koji se odvaja od vulkana i za nekoliko minuta odnese ga vjetar.
Karta vulkanskog pepela: Karta koja prikazuje zemljopisnu rasprostranjenost padavina pepela unutar Sjedinjenih Država nakon izbijanja planine St. Helens 18. svibnja 1980. godine. USGS slika. Veća karta.
Debljina pepela: Pepelnice su obično debele i grube u veličini čestica u blizini vulkana. Međutim, na daljinu polog postaje tanji i finiji.
Jasen pepela: Dug pljusak pepela iz vulkana Chaitén na jugu Čile-a propucan je preko cijelog kontinenta. Veća slika.
Pepeo, jasen i jasen
Nakon što pepeo vulkan pušta u zrak, vjetar ga ima mogućnost pomicati. Ovaj pokret, zajedno sa zračnim turbulencijama, djeluju na distribuciji suspendiranog pepela na širokom području. Ovi oblaci pepela koji se kreću vjetrom poznati su i kao pljuskovi pepela. Na slici ispod prikazana je pepela pepela proizvedena erupcijom vulkana Chaitén u južnom Čileu 3. svibnja 2008. Ovaj pljusak počinje u Čileu, prelazi Argentinu i proteže se stotinama kilometara iznad Atlantskog oceana, šireći se dok putuje.
Kako se pljusak pepela odmiče od vulkanskog oduška, on više nema navalu ispušnih plinova da ga podupire. Nepodržane čestice pepela počinju ispadati. Najveće čestice pepela ispadaju prvo, a manje čestice ostaju vise. To može stvoriti talog pepela na tlu ispod nabora pepela. Ta depozita pepela obično su najdeblja u blizini otvora i tanka su udaljenost. Na ovoj je stranici prikazana karta koja pokazuje raspodjelu pepela nakon erupcije brda St. Helens 18. svibnja 1980. godine.
Polje pepela je zemljopisno područje na kojem je tlo obraslo ispadanjem jama pepela. Slika ispod prikazuje polje pepela istočno od vulkana Chaitén na jugu Čilea, od svibnja 2008. Bijeli temeljni pepeo jasno se može vidjeti.
Polje pepela: Polje pepela istočno od vulkana Chaitén iz svibnja 2008. Veća slika.
Utjecaj vulkanskog pepela
Vulkanski pepeo predstavlja brojne opasnosti za ljude, imovinu, strojeve, zajednice i okoliš. Nekoliko ih je detaljno u nastavku.
Utjecaj na zdravlje ljudi:
Ljudi izloženi padu pepela ili žive u prašnjavom okruženju nakon pepela mogu pretrpjeti niz problema. Respiratorni problemi uključuju iritaciju nosa i grla, kašalj, bolest poput bronhitisa i nelagodu dok dišete. One se mogu smanjiti primjenom visoko učinkovitih maski za prašinu, ali izlaganje pepelu treba izbjegavati ako je moguće.
Dugoročni problemi mogu uključivati razvoj bolesti poznate kao "silikoza" ako pepeo ima značajan sadržaj silicijevog dioksida. Američki Nacionalni institut za zaštitu na radu preporučuje posebne vrste maski za one izložene vulkanskom pepelu. Svatko tko već pati od problema poput bronhitisa, emfizema ili astme trebao bi izbjegavati izlaganje.
Suhi vulkanski pepeo može se zalijepiti za vlažno ljudsko oko, a sitne čestice pepela brzo uzrokuju iritaciju oka. Ovaj je problem najteži kod ljudi koji nose kontaktne leće. Neke iritacije kože prijavljuju ljudi u područjima pepela; međutim, broj slučajeva i njihova ozbiljnost su mali.
Pepeo Novarupta: Satelitska slika krajolika oko vulkana Novarupta s obrisima pepela i oblicima piroklastičnog toka erupcije iz 1912. prikazana su obojenim linijama. Satelitski snimak J. Allena (NASA) pomoću podataka Sveučilišta u Marylandsu. Kartografija B. Cole ,. Veća slika.
Utjecaj na poljoprivredu:
Stoka trpi iste probleme s očima i respiratorima koji su gore opisani za ljude. Životinje koje se hrane pašom mogu postati nesposobne da jedu ako pepeo pokriva njihov izvor hrane. Oni koji jedu iz izvora pepela prekrivenog pepelom često pate od niza bolesti. Zemljoradnici u područjima koja imaju pepeo možda će trebati osigurati dodatnu hranu za životinje, evakuirati ih ili poslati u rano klanje.
Pepeo od samo nekoliko milimetara obično ne uzrokuje ozbiljnu štetu na pašnjacima i usjevima. Međutim, deblje nakupine pepela mogu oštetiti ili ubiti biljke i pašnjake. Guste akumulacije mogu oštetiti tlo ubijanjem mikrofita i blokiranjem ulaska kisika i vode. To može rezultirati sterilnim stanjem tla.
Šteta od vulkanskog pepela: Zgrade oštećene vlažnim pepelom. USGS slika. Veća slika.
Vulkanski pepeo: Američki videozapis koji objašnjava utjecaj vulkanskog pepela na zračni promet.
Utjecaj na zgrade:
Suhi pepeo teži oko deset puta veće gustoće svježeg snijega. Gusti pepeo na krovu zgrade može ga preopteretiti i prouzrokovati urušavanje (vidi sliku). Većina zgrada nije dizajnirana tako da podrži ovu dodatnu težinu.
Odmah nakon obilnog pepela jedan je od prioritetnih poslova uklanjanje pepela s krovova zgrada. Ako padne kiša prije uklanjanja pepela, pepeo ga može apsorbirati i povećati težinu. Vlažni pepeo može biti gustoća dvadeset puta veća od svježeg snijega.
Vulkanski pepeo može ispuniti oluke na nekoj zgradi i začepiti otvorene kanale. Sam pepeo može biti vrlo težak, a ako postane kišno vlažan, težina će često povući oluke s kuća. Pepeo u kombinaciji s vodom može biti korozivan za metalne krovne materijale. Mokri pepeo je ujedno i provodnik, i ako se nakuplja oko vanjskih električnih elemenata zgrade, može dovesti do ozbiljnih ozljeda ili oštećenja.
Klima uređaji i klima uređaji mogu se pokvariti ili oštetiti ako su njihovi filteri začepljeni ili su njihovi otvori prekriveni vulkanskim pepelom. Pomicanje dijelova na opremi može se brzo istrošiti ako među njima naiđe abrazivni pepeo.
Utjecaj na uređaje:
Fini pepeo i prašina mogu se probiti u zgrade i stvoriti probleme s uređajima. Abrazivni pepeo može stvoriti neobično trošenje pokretnih dijelova unutar elektromotora. Usisivači, peći i računalni sustavi posebno su osjetljivi jer obrađuju puno zraka.
Tama zbog vulkanskog pepela: Pepeo u zraku može blokirati sunčevu svjetlost i usred dana učiniti da ispod pepela postanu tamna. Vulkan Soufriere Hills, slika iz 1997. Slika USGS. Veća slika.
Utjecaj na komunikacije:
Vulkanski pepeo može imati električni naboj koji ometa radio valove i druge emisije koje se prenose zrakom. Radio, telefon i GPS oprema možda neće moći slati ili primati signale s vulkanima koji u blizini izbijaju. Pepeo također može oštetiti fizičke objekte poput žica, kula, zgrada i opreme potrebnih za podršku komunikaciji.
Utjecaj na postrojenja za proizvodnju energije:
Vulkanski pepeo može uzrokovati gašenje postrojenja za proizvodnju energije. Ti se objekti ponekad isključuju kako bi se izbjegla šteta od pepela. Oni mogu ostati dolje dok se pepeo ne ukloni. Ovo štiti osnovnu opremu od kvara, ali narušava uslugu napajanja za milijune ljudi.
Vulkanski pepeo na automobilima u zračnoj bazi Clark na Filipinima nakon erupcije Mount Pinatubo 1991. godine. Ovo parkiralište nalazi se oko 25 kilometara istočno od erupcije i dobilo je oko 9 centimetara pepela. USGS slika R.P. Hoblitta. Veća slika.
Utjecaj na kopneni prijevoz:
Početni utjecaj na prijevoz je ograničenje vidljivosti. Pepeo ispunjava zrak i blokira sunčevu svjetlost. Može biti tamno kao noć usred dana. Pepeo također pokriva oznake na cesti. Samo jedan milimetar pepela može zasvijetliti središte i osnovne crte autoceste.
Drugi utjecaj je na automobile. Oni obrađuju ogromne količine zraka koje će sadržavati vulkansku prašinu i pepeo. Zračni filter u početku se zarobi, ali brzo se može svladati. Tada abrazivna prašina odlazi u motor kako bi oštetila pažljivo obrađene dijelove i začepila sitne otvore.
Vulkanski pepeo nakuplja se na vjetrobranima automobila, stvarajući potrebu za korištenjem brisača. Ako se koriste brisači, abrazivni pepeo između vjetrobranskog stakla i brisača može ogrebati prozor, ponekad stvarajući zamrznutu površinu koju je nemoguće vidjeti.
Vulkanska prašina i pepeo koji pokriva ceste mogu rezultirati gubitkom vuče. Ako se ceste zaprljaju, suhi pepeo pretvara se u vrlo klizavo blato. Putevi i ulice moraju se loviti kao da je pao snijeg koji se ne topi.
Pepeljasti slojevi na Filipinima: A) Odjeljak na mostu rijeke Santo Tomas sjeverno od San Narcisoa, Zambales; 32 km zapadno-jugozapadno od oduška. Sloj A je 8 mm pepela veličine pijeska; sloj B je 4 mm uglavnom finog pepela. Imajte na umu slabo normalno ocjenjivanje sloja C i raspršene grube klaste na površini ležišta.
B) Naslage pada Tephre na neobrađenom putu uz rijeku Marellu, 10,5 km jugozapadno od oduška. Sloj A, debljine oko 4 cm, sastoji se od grubog pepela i sitnih lapila; sloj B sastoji se od nekoliko tankih slojeva pepela; sloj C je debljine 33 cm i najdeblji je dio pronađenog klimatskog ležišta od bundeve. Imajte na umu normalno općenito ocjenjivanje, ali gornji lijevi kutnjak veličine 2 cm. Sloj D sastoji se od dva ležaja od finog pepela debljine 3 do 4 cm odvojena slojem pepelastog pepela.
C) Depoziti Tephre na neprohodnom putu oko 9 km jugoistočno od oduška, sjeverna strana rijeke Gumain. Sloj B je debljine 23 cm, a sastoji se od brojnih stupnjevastih pepela; sloj C je debljine 31 cm i ima dvije zone u donjem dijelu s manjim finim pepelom.
D) Odjeljak na ušću kanjona rijeke Pasig, oko 15 km istočno od oduška. Sloj B je debljine 10 cm, a sloj C je oko 18 cm; imajte na umu zone bogate pepelom koje se ističu zbog povećane kohezivnosti. USGS slike W.E. Scott i J.J. Major. Veća slika.
Utjecaj na zračni prijevoz:
Suvremeni mlazni motori obrađuju ogromne količine zraka. Uvlače zrak u prednji dio motora i iscrpljuju ga straga. Ako se vulkanski pepeo uvuče u mlazni motor, on se može zagrijati na temperature veće od temperature taljenja pepela. Pepeo se može rastopiti u motoru, a mekani ljepljivi proizvod može se lijepiti na unutrašnjost motora. To ograničava protok zraka kroz motor i dodaje težinu na avion.
Vulkanski pepeo doveo je do kvara motora u nekoliko zrakoplova. Srećom piloti su uspjeli sigurno sletjeti sa svojim preostalim motorima. Danas se prate vulkani zbog znakova erupcije, a avioni se usmjeravaju oko područja koja mogu sadržavati pepeo u zraku.
Vulkanski pepeo u zraku može imati abrazivni učinak na avione koji lete kroz njega stotinama kilometara na sat. Pri ovim brzinama, čestice pepela koje utječu na vjetrobransko staklo mogu pjeskarenje površine pretvoriti u smrznutu površinu koja zatamni pogled pilota. Pjeskarenje također može ukloniti boju i jame metala na nosu i na vodećim rubovima krila i navigacijske opreme.
Na aerodromima se isti problemi susreću i s pistama kao na cestama. Oznake na pistama mogu se prekriti pepelom. Zrakoplovi mogu izgubiti vuču nakon slijetanja i uzlijetanja. I, pepeo se mora ukloniti prije nego što se operacije vrate u normalu.
Međunarodna organizacija civilnog zrakoplovstva prepoznala je potrebu da piloti i kontrolori zračnog prometa budu informirani o vulkanskim opasnostima. Da bi to postigli, radili su s vladinim agencijama na uspostavljanju nekoliko savjetodavnih centara za vulkanski pepeo. Ovi centri prate vulkansku aktivnost i izvještavaju o pljuskovima pepela unutar svog područja praćenja.
Vulkanski pepeo: Američki videozapis koji objašnjava utjecaj vulkanskog pepela na zračni promet.
Utjecaj na vodoopskrbne sustave:
Na vodoopskrbne sustave mogu utjecati padovi. Ako zajednica koristi otvoreni vodovod, poput rijeke, akumulacije ili jezera, padajući pepeo postat će suspendirani materijal u vodoopskrbi koji se prije upotrebe mora filtrirati. Obrada vode s suspendiranim abrazivnim pepelom može biti štetna za crpke i filtracijsku opremu.
Pepeo može uzrokovati i privremene promjene u kemiji vode. Pepeo u kontaktu s vodom može sniziti pH i povećati koncentraciju iona izlučenih iz materijala pepela. Tu spadaju: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F i mnogi drugi.
Utjecaj na sustave otpadnih voda:
Pepeo koji pada na gradske ulice odmah će ući u olujni kanalizacijski sustav. Ako se kanalizacijska voda opterećena pepelom, suspendirani pepeo može preopteretiti opremu i filtere i uzrokovati oštećenja na crpkama i ventilima. To također postaje problem zbrinjavanja. Blato ili suspenzija pepela mogu se stvrdnuti u materijal sličan betonu.
Planiranje vulkanskog pepela
Zajednice smještene blizu ili nizvodno od vulkana s mogućnošću stvaranja erupcija pepela trebale bi razmotriti potencijalni utjecaj vulkanskog pepela i isplanirati načine kako se s njim suočiti i umanjiti njegov utjecaj. Mnogo je lakše postati educiran o nekom problemu i poduzeti akciju unaprijed nego se suočiti s ogromnim problemom bez upozorenja.