ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2012, № 3, с. 14-22
УДК 551.214
О ПРЕДВЕСТНИКЕ ИЗВЕРЖЕНИЙ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ, ОСНОВАННОМ НА ДАННЫХ СПУТНИКОВОГО МОНИТОРИНГА
© 2012 г. О. А. Гирина
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail:girina@kscnet.ru Поступила в редакцию 07.06.2011 г.
Камчатка — один из наиболее активных районов нашей планеты. Сильные эксплозивные извержения вулканов, при которых пеплы поднимаются на высоту 8—15 км над уровнем моря, происходят здесь каждые полтора года. Исследование предвестников извержений вулканов для предупреждения и оценки будущей вулканической опасности — актуальная фундаментальная проблема вулканологии. Рассмотрен предвестник сильных эксплозивных извержений вулканов, выявленный по спутниковым данным (термальные аномалии), а также примеры успешной реализации прогнозов извержений на основе этого предвестника.
ИЗУЧЕНИЕ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ
На Камчатке расположено 30 действующих и потенциально активных вулканов. Четыре вулкана находятся в состоянии почти непрерывных слабых или умеренных извержений, на фоне которых происходят пароксизмальные эксплозивные события: Ключевской активен на протяжении нескольких сотен лет; Молодой Шивелуч — с августа 1980 г., со времени начала роста лавового купола в эксплозивном кратере, образовавшемся при катастрофическом извержении 12 ноября 1964 г.; Безымянный — с 22 октября 1955 г., с момента пробуждения после тысячелетнего молчания; Карымский — с 1 января 1996 г., с начала новой фазы активности вулкана. Время от времени активизируются вулканы Авачинский, Мутнов-ский, Горелый и др. В среднем, сильные эксплозивные извержения камчатских вулканов, при которых пеплы поднимаются на 8—15 км над уровнем моря (н.у.м.) и выше, происходят примерно один раз в полтора года [Гирина, Гордеев, 2007].
Изучение вулканов Камчатки имеет многовековую историю, но первым их исследователем с научной точки зрения по праву считается С.П. Крашенинников. С организацией в 1935 г. Камчатской вулканологической станции им. Ф.Ю. Левинсона-Лессинга в п. Ключи, начались планомерные исследования каждого из вулканов полуострова, и к настоящему времени опубликованы многочисленные данные по геологии, тектонике, составу пород, характеристике извержений, истории развития многих вулканов Камчатки [Влодавец, 1984; Влодавец, Пийп, 1957; Горшков, Богоявленская, 1965; Дубик, Волынец, 1972; Мелекесцев и др., 1997; Набоко, 1963; Пийп, 1956 и многие др. авторы]. С 1946 г. активно развиваются сейсмо-
логические исследования действующих вулканов [Горшков, 1956, 1961; Гонтовая и др., 2004; Горельчик, 2001; Токарев, 1966, 1981; Федотов, 2008; Чубарова и др., 1983; Широков, 2009; Gordeev, 1992 и др.].
Для повышения безопасности авиаполетов при эксплозивных извержениях вулканов в 1993 г. на Камчатке была создана Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT — Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team) [Гирина, 2008; Гирина, Гордеев, 2007; Miller, Casadevall, 2000; Neal et al., 2009]. Целью KVERT является уменьшение риска столкновения самолетов с пепловыми облаками в северной части Тихоокеанского региона с помощью своевременного обнаружения повышения активности вулканов, распознавания и отслеживания облаков вулканического пепла, и оперативного оповещения администраций авиакомпаний о появлении опасности, связанной с вулканическим пеплом. При попадании в пепловое облако современного реактивного самолета может возникнуть реальная угроза жизни людей на борту, в первую очередь, в связи с остановкой авиационных двигателей при плавлении захваченных частиц пепла с последующей их аккумуляцией и затвердеванием в области двигателя (температура плавления пепловых частиц ниже рабочей температуры двигателя) [Гирина, Гордеев, 2007; Miller, Casadevall, 2000]. Кроме этого, под действием вулканических пеплов или аэрозолей может происходить абразивное истирание оконных стекол и аэродинамических поверхностей; засорение вентиляционной и топливной систем, приемников воздушного давления; эрозия движущихся частей (компрессора, лопастей турбин); закупорка форсунок и радиаторов охлаждения; засорение и перегрев электроники и т.д.
Цвет Авиационные цветовые коды, рекомендованные Международной организацией гражданской авиации (the International Civil Aviation Organization — ICAO)
Зеленый Вулкан находится в нормальном - неэруптивном состоянии. или, после того, как перешел от более высокого уровня активности: Вулканическая активность считается прекратившейся, или вулкан вернулся к нормальному — неэруптивному состоянию.
Желтый Вулкан проявляет признаки повышенной активности выше известного уровня фона. или, после того, как перешел от более высокого уровня активности: Вулканическая активность значительно снизилась, но тщательный мониторинг продолжается, потому что возможно возобновление ее роста
Оранжевый Вулкан проявляет повышенную активность с высокой вероятностью извержения или, Извержение идет с отсутствием или незначительным выбросом пепла. (указать высоту пеплового шлейфа, если это возможнго)
Красный Извержение по прогнозам неизбежно со значительным выбросом пепла в атмосферу. или, Извержение идет со значительным выбросом пепла в атмосферу. (указать высоту пеплового шлейфа, если это возможнго)
Рис. 1. Авиационный цветовой код.
В настоящее время Институт вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН выполняет функции Вулканологической обсерватории Российской Федерации по обеспечению информацией о вулканической деятельности на Дальнем Востоке международного аэронавигационного обслужи-
1
вания пользователей воздушного транспорта . За обеспечение информацией о вулканической деятельности международного аэронавигационного обслуживания пользователей воздушного пространства в ИВиС ДВО РАН отвечает группа КУЕЯТ В связи с этим, учеными из КУЕЯТ ежедневно семь дней в неделю в рабочее время анализируются данные мониторинга действующих вулканов Камчатки: сейсмического, осуществляемого Камчатским филиалом Геофизической службы (КФ ГС) РАН, видео-визуального (ИВиС и КФ ГС) и спутникового (ИВиС и Аляскинской вулканологической обсерваторией (АВО) Геологической службы США). Многосторонний анализ имеющихся опубликованных сведений о деятельности вулканов, а также данных, полученных сотрудниками КУЕЯТ в тече-
1 "Соглашение между Федеральным агентством воздушного транспорта, Российской Академией наук и Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по обеспечению информацией о вулканической деятельности на Дальнем Востоке международного аэронавигационного обслуживания пользователей воздушного пространства" от 06.12.2010.
ние 18-летнего непрерывного мониторинга вулканов, позволяет с большой надежностью оценивать степень вулканической опасности для авиаполетов и населения Камчатки. Для оценки степени опасности для авиации каждого из активных вулканов Камчатки ученые используют Авиационные цветовые коды, разработанные Международной организацией гражданской авиации (ICAO — International Civil Aviation Organization) (рис. 1). Прогноз опасности действующих вулканов Камчатки для авиаполетов (VONA — Volcano Observatory Notice for Aviation) — еженедельно, а также по мере необходимости (в оперативном режиме при обнаружении пепловых выбросов и пепловых шлейфов в районе Камчатки; при регистрации подготовки или начала сильных эксплозивных извержений) в любой день недели, в том числе в праздники и выходные, публикуется на официальном сайте KVERT: http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/index.php
ПРЕДВЕСТНИКИ ИЗВЕРЖЕНИЙ ВУЛКАНОВ
Для повышения своей безопасности, люди, проживающие в разных странах вблизи вулканов, всегда искали предвестники извержений. Ими были и слышимый гул со стороны вулкана, и свечение над кратером и т.д. Учеными описано множество предвестников эксплозивных извержений, выяв-
ленных различными методами исследований. Например, резкий рост фумарольной активности вулкана или быстрое увеличение числа раскаленных лавин на экструзиях вулканов, извергающих лаву андезитового и дацитового состава, видимые визуально; появление деформаций на склонах вулкана, регистрируемых с помощью наклономеров, GPS-приемников или спутниковых данных; повышение температуры вулканических газов и содержания в них HCl, непосредственно измеренные на вулкане; и т.д. [Токарев, 1985; и др.]. Осознание высокой опасности сильных извержений для населения послужило мощным толчком для развития дистанционных методов исследований вулканов и поиском предвестников извержений в рамках этих методов.
В 1950—1960 гг. появились описания сейсмических предвестников, явившиеся результатом детальных сейсмологических исследований вулканов. Например, в работе Т. Минаками [Minakami, 1960] вулканические землетрясения разделяются на четыре типа (А, Б, В и вулканическое дрожание) и отмечается, что увеличение частоты землетрясений "типа В" является предвестником извержений андезитовых вулканов и прорывов побочных кратеров. В монографии П.И. Токарева [1966] дана характеристика сейсмичности действующих вулканов Ключевской и Безымянный, выделено несколько типов характерных для них вулканических землетрясений, описаны предвестники их извержений. Например, схема подготовки извержения вулкана Безымянный по сейсмическим данным [Токарев, 1966] такова: задолго до извержения начинают отмечаться землетрясения 2-го типа и частота их постепенно растет; постепенно и непрерывно возрастает средняя скорость нарастания условных деформаций; непосредственно перед извержением энергия вулканических землетрясений уменьшается. В связи с тем, что подготовка нового извержения вулкана Безымянный на протяжении многих лет почти не изменилась, постоянный сейсмический мониторинг вулкана позволяет предсказывать его извержения.
П.И. Токарев внес весомый вклад в развитие сейсмологии, в том числе разработал методику прогноза извержений по сейсмологическим данным; описал характеристики различных сейсмических сигналов; выявил сейсмологические предвестники извержений вулканов Ключевской, Шивелуч, Плоский Толбачик, Безымянный [Го-рельчик, 2001
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.