30 октября 2020, пятница, 05:47
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Характеристики магмы помогут предсказать обрушение вулканического купола

Лавовый купол вулкана Чайтен в Чили
Лавовый купол вулкана Чайтен в Чили
Sam Beebe/Flickr

Российские ученые установили закономерности извержения вулканов, выявив влияние вязкости магмы на форму вулканических куполов и опасность их обрушения. Это позволит спрогнозировать такие обрушения и оценить риск образования горящего облака — смеси высокотемпературных вулканических газов, пепла и обломков пород. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Journal International, кратко о них сообщается на сайте РНФ.

Извержение вулкана — это процесс излияния магмы и выброса вулканом раскаленных обломков и пепла. Освобождаясь от воды и других летучих веществ при выходе на поверхность, магма становится лавой. Если в магме содержится мало кристаллов и много растворенных газов, она относительно маловязкая и взрывоопасная. Лавы средней вязкости формируют пологие вулканические купола. Если же вязкость лавы при ее выжимании из жерла в миллиард раз больше, чем вязкость меда, то образуется неустойчивый объект, который выглядит как обелиск. Лавовые купола обычно имеют твердую поверхность — панцирь, но остаются подвижными и деформируются в течение дней или даже месяцев. Обрушение таких объектов может вызвать взрывное извержение магмы, камнепад, обвалы и излияние пирокластических потоков — смеси высокотемпературных вулканических газов, пепла и обломков пород. Например, в 2018 году пришлось эвакуировать 5,8 тысяч жителей Филиппин, которые жили в зоне риска обрушения вулканического купола. Обрушение лавового купола на вулкане Монтань-Пеле (остров Мартиника) в 1902 году унесло жизни более 26 тысяч местных жителей, практически полностью уничтожив столицу острова, город Сент-Пьер. Уметь максимально точно прогнозировать такие извержения, вовремя защитить людей и инфраструктуру — важная задача вулканологии.

В науке накоплен богатый опыт мониторинга лавовых куполов для предсказания опасности их разрушения. Оцениваются такие показатели, как динамика роста, строение куполов, их дегазация, деформация поверхности и вулканические землетрясения. В лабораторных условиях сложно воссоздать модель купола, достаточно похожую на оригинал, а на вулканах удается получить только косвенные сигналы. Из-за этих ограничений влияние кристаллизации магмы и ее охлаждения на динамику экструзии лавовых куполов изучено недостаточно.

Ученые из Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (Москва), Института математики и механики имени Н. Н. Красовского УрО РАН (Екатеринбург) и Института механики МГУ имени М. В. Ломоносова поставили перед собой задачу установить связь таких наблюдаемых величин, как высота, диаметр и температура поверхности куполов с изменениями внутри них. Удалось создать двумерную модель динамики и устойчивости вулканических куполов при помощи программной системы Ансис, основанной на методе конечных объемов. Этот метод позволяет разбить рассчитываемый объем лавы на подобласти и, составив для них системы дифференциальных уравнений, затем найти нужные параметры путем интегрирования. Исследователи выяснили, что строение купола зависит от скорости кристаллизации магмы, тогда как ранее считалось, что основное влияние исходит от охлаждения. Чем быстрее выжимается лава, тем меньше она успевает закристаллизоваться и тем ниже ее вязкость. По рассчитанному распределению напряжений внутри купола можно оценить возможность его обрушения, приводящего к образованию пирокластических потоков, которые и являются основной причиной разрушений и человеческих жертв при подобного рода извержениях.

«Данное исследование позволило оценить вязкость магмы. Также можно восстанавливать историю развития куполов, замеряя формы лавовых куполов с использованием методов компьютерного зрения и теории обработки изображений. Если мы будем знать, насколько прочен купол и его панцирь, то сможем спрогнозировать его обрушение и оценить опасность образования пирокластических потоков», — говорит Али Исмаил-Заде, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.