WikiDer > Колонка извержения

Eruption column
Колонка извержения закончилась Гора Пинатубо в Филиппины, 1991

An колонна извержения или же шлейф извержения облако перегретого пепел и тефра приостановлено в газы испущенный при взрыве извержение вулкана. Вулканические материалы образуют вертикальный столб или шлейф который может подняться на много километров в воздух над жерлом вулкана. При наиболее взрывоопасных извержениях колонна извержения может подниматься более чем на 40 км (25 миль), проникая в стратосфера. Стратосферная закачка аэрозоли вулканов - основная причина краткосрочных изменение климата.

Обычное явление при взрывных извержениях: коллапс колонны когда столб извержения становится или становится слишком плотным, чтобы его можно было поднять высоко в небо за счет конвекции воздуха, и вместо этого он падает со склонов вулкана, образуя пирокластические потоки или же всплески (хотя последний менее плотный). В некоторых случаях, если материал недостаточно плотный, чтобы упасть, он может создать пирокумулодождевые облака.

Формирование

Колонны извержения образуются при взрывной вулканической активности, когда высокая концентрация летучие вещества на подъеме магма приводит к тому, что он превращается в штраф вулканический пепел и грубее тефра. Пепел и тефра выбрасываются со скоростью несколько сотен метров в секунду и могут быстро подниматься на высоту нескольких километров, поднимаясь огромными конвекция токи.

Столбы извержения могут быть кратковременными, если они образованы дискретным взрывом, или устойчивыми, если образованы непрерывным извержением или близко расположенными дискретными взрывами.

Структура

Твердые и / или жидкие материалы в колонне извержения поднимаются процессами, которые меняются по мере подъема материала:[1]

  • В основании колонны материал резко выталкивается вверх из кратера под давлением быстро расширяющихся газов, в основном пара. Газы расширяются, потому что давление горных пород над ними быстро уменьшается по мере приближения к поверхности. Этот регион называется область газовой тяги и обычно достигает высоты всего одного или двух километров над жерлом.
  • В область конвективного надвига покрывает большую часть высоты колонны. Область газового напора очень турбулентна, и окружающий воздух смешивается с ней и нагревается. Воздух расширяется, уменьшая свою плотность и поднимаясь вверх. Поднимающийся воздух уносит вверх все твердые и жидкие вещества извержения.
  • По мере того, как столб поднимается в менее плотный окружающий воздух, он в конечном итоге достигает высоты, на которой горячий поднимающийся воздух имеет ту же плотность, что и окружающий холодный воздух. В этой области нейтральной плавучести извергнутый материал больше не будет подниматься за счет конвекции, а только за счет любого восходящего импульса, который он имеет. Это называется зонтичный регион, и обычно отмечается столбиком, расходящимся в стороны. Эруптивный материал и окружающий холодный воздух имеют одинаковую плотность у основания зонтичной области, а верхняя часть отмечена максимальной высотой, при которой импульс переносит материал вверх. Поскольку скорости в этом регионе очень низкие или незначительные, они часто искажаются стратосферными ветрами.

Высота колонн

Столб извержения поднимается над Вулкан Редут, Аляска

Колонна перестанет подниматься, как только достигнет высоты, на которой она более плотная, чем окружающий воздух. Несколько факторов влияют на высоту, которой может достичь столб извержения.

К внутренним факторам относятся диаметр извергающегося отверстия, газ содержание магмы и скорость при котором он выбрасывается. Внешние факторы могут быть важны, при этом ветры иногда ограничивают высоту колонны, и местный температурный градиент также играет роль. Температура воздуха в тропосфера обычно уменьшается примерно на 6-7 K/ км, но небольшие изменения этого градиента могут иметь большое влияние на окончательную высоту колонны. Теоретически считается, что максимально достижимая высота колонны составляет около 55 км (34 мили). На практике высота колонн колеблется от 2 до 45 км (1,2–28,0 миль).

Колонны извержения высотой более 20–40 км (12–25 миль) прорывают тропопауза и ввести частицы в стратосфера. Пепел и аэрозоли в тропосфере быстро удаляются осадки, но материал, закачиваемый в стратосферу, рассеивается гораздо медленнее, в отсутствие Погода системы. Значительные количества стратосферной инъекции могут иметь глобальные последствия: после Гора Пинатубо произошло извержение в 1991 году, глобальная температура упала примерно на 0,5 ° C (0,90 ° F). Считается, что самые большие извержения вызывают снижение температуры до нескольких градусов и потенциально являются причиной некоторых из известных массовые вымирания.

Высота колонны извержения - полезный способ измерения интенсивности извержения, поскольку для данной температуры атмосферы высота колонны пропорциональна корню четвертой степени из массовой скорости извержения. Следовательно, в аналогичных условиях для удвоения высоты колонны требуется выброс, выбрасывающий в 16 раз больше материала в секунду. Высота колонны извержений, которые не наблюдались, может быть оценена путем картирования максимум расстояние, на которое пирокласты разных размеров переносятся от вентиляционного отверстия - чем выше столбец, тем дальше может быть перенесен выброшенный материал определенной массы (и, следовательно, размера).

Приблизительная максимальная высота столба извержения определяется уравнением.

H = k (MΔT)1/4

Где:

k - константа, которая зависит от различных свойств, таких как атмосферные условия.
M - массовая скорость извержения.
ΔT - разница температур между извергающейся магмой и окружающей атмосферой.

Опасности

Коллапс колонны

Колонны извержения могут стать настолько загруженными плотным материалом, что станут слишком тяжелыми, чтобы выдержать конвекционные потоки. Это может произойти внезапно, если, например, скорость извержения магмы увеличивается до такой степени, что вовлекается недостаточно воздуха, чтобы поддерживать ее, или если плотность магмы внезапно увеличивается по мере увеличения плотности магмы из нижних областей в стратифицированный магматическая камера постукивается.

Если это произойдет, то материал, достигающий дна области конвективного надвига, больше не сможет адекватно поддерживаться конвекцией и попадет под сила тяжести, образуя пирокластический поток или же всплеск который может путешествовать по склонам вулкан на скорости более 100–200 км / ч (62–124 миль / ч). Обрушение колонны - одна из наиболее распространенных и опасных вулканических опасностей при извержениях, создающих колонны.

Самолет

Несколько извержений поставили под серьезную опасность самолеты, которые встретили колонну извержения или миновали ее. В двух отдельных инцидентах в 1982 году авиалайнеры влетели в верховья извержения колонны, взорванной Гора Галунггунг, и пепел серьезно повредил оба самолета. Особую опасность представляли попадание золы, приводящей к остановке двигателей, пескоструйная обработка окон кабины, делающая их в значительной степени непрозрачными, и загрязнение топлива из-за попадания золы через каналы нагнетания давления. Повреждение двигателей является особой проблемой, поскольку температура внутри газовая турбина достаточно высоки, чтобы вулканический пепел плавился в камера сгоранияи образует стеклянное покрытие на компонентах, расположенных дальше по потоку, например на лопатках турбины.

В случае British Airways, рейс 9, самолет потерял мощность на всех четырех двигателях, а в другом, девятнадцать дней спустя, три из четырех двигателей на Боинге 747 Singapore Airlines вышли из строя. В обоих случаях двигатели были успешно перезапущены, но самолет был вынужден совершить аварийную посадку в Джакарта.

Аналогичное повреждение самолета произошло из-за извержения колонны над Редут вулкан в Аляска в 1989 году. После извержения горы Пинатубо в 1991 году, самолеты были отклонены, чтобы избежать извержения колонны, но, тем не менее, мелкий пепел, разлетевшийся на обширной территории Юго-Восточной Азии, вызвал повреждение 16 самолетов, некоторые на расстоянии 1000 км (620 миль). от вулкана.

Столбы извержения обычно не видны на метеорологическом радаре и могут быть скрыты обычными облаками или ночью.[2] Из-за рисков, связанных с извержением колонн для авиации, существует сеть из девяти Консультативные центры по вулканическому пеплу по всему миру, которые непрерывно отслеживают колонны извержений, используя данные со спутников, наземные отчеты, отчеты пилотов и метеорологические модели.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Как работают вулканы - Модель извержения (фильм QuickTime)». Государственный университет Сан-Диего. Архивировано из оригинал на 2007-07-01. Получено 2007-06-30.
  2. ^ Митчелл Рот; Рик Гуриц (июль 1995 г.). «Визуализация облаков вулканического пепла». Компьютерная графика и приложения IEEE. 15 (4): 34–39. Дои:10.1109/38.391488.
  3. ^ «Защита самолетов от вулканического пепла - Дарвинский консультативный центр по вулканическому пеплу». Правительство Австралии - Бюро метеорологии. Получено 2007-06-30.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка