ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 84, № 2, с. 134-142
НАУКА И ОБЩЕСТВО
DOI: 10.7868/S0869587314020121
В марте 2013 г. исполнилось 20 лет с начала деятельности Камчатской группы реагирования на вулканические извержения KVERT (Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team). Группа, созданная коллективными усилиями российских и американских учёных, ведёт ежедневный анализ данных, полученных с помощью комплексного (сейсмического, видео-, визуального и спутникового) мониторинга вулканов Камчатки и Северных Курил с целью предупреждения авиакомпаний и всех заинтересованных организаций о возникающей опасности.
ВУЛКАНЫ И ИХ ОПАСНОСТЬ ДЛЯ АВИАЦИИ
Е.И. Гордеев, О.А. Гирина
Вулканизм — многообразное и опасное явление природы. Сильные и катастрофические извержения вулканов, а также сопровождающие их события (эксплозии с выбросом пепла до 35 км над уровнем моря, пирокластические потоки, цунами) могут нанести непоправимый ущерб населению, что неоднократно отмечалось историками и современными учёными. Например, извержение Везувия в 79 г. н.э. привело к гибели городов Помпеи, Геркуланум и Стабия; вулкана Кракатау в 1883 г. — к цунами, погубившему более 20 тыс. человек. На нашей планете насчитывается более 800 действующих вулканов, две трети которых расположены в Северном полушарии — наиболее населённой части планеты. Большая часть извержений происходит в Тихоокеанском регионе, где осуществляются регулярные авиаполёты. Объём воздушных перевозок в мире постоянно растёт, и всё чаще самолёты попадают в облака вулканиче-
С» Д-
ГОРДЕЕВ Евгений Ильич — академик, директор Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ИВиС ДВО РАН). ГИРИНА Ольга Алексеевна — кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник того же института.
ского пепла. До 1980-х годов такие инциденты были единичными, в 1980-1990-е годы на Аляске (США) произошло 15, а при извержении вулкана Пинатубо (Филиппины) в 1991 г. — 18 попаданий самолётов в пепловые тучи; за 1935—2000 гг. таких эпизодов было около 100 [1—5]. Ещё не забыты события, связанные с извержением вулкана Эйя-фьятлакутль (Исландия) в 2010 г., когда многим европейским авиакомпаниям был причинён ущерб из-за продолжительного закрытия аэропортов.
Вулканический пепел чрезвычайно опасен для современной авиации [3, 5, 6—11]. Пепловые шлейфы и облака в зависимости от мощности извержения, силы и скорости ветра могут перемещаться на тысячи километров от вулкана, в течение многих дней оставаясь опасными для самолётов, так как температура плавления мельчайших частиц пепла — ниже рабочей температуры реактивных двигателей при крейсерском режиме тяги. Пепел состоит из мелких и тонких остроугольных обломков пород и вулканического стекла, благодаря высокой удельной поверхности его частицы способны удерживать электростатический заряд и абсорбировать капельную влагу и коррозийные кислоты. При попадании самолёта в такие облака могут происходить следующие повреждения [7—10, 12]:
♦ абразивное истирание оконных стёкол и аэродинамических поверхностей;
♦ засорение вентиляционной и топливной систем, приёмников воздушного давления;
♦ эрозия движущихся частей (компрессора, лопастей турбин);
♦ плавление захваченных частиц пепла с последующей их аккумуляцией и затвердеванием в области двигателя (основная причина остановки двигателей);
Потенциальная опасность для авиации извержений вулканов Камчатки и Северных Курил в 1993—2013 гг.
Вулкан Количество извержений Дата извержений указана по Гринвичскому времени (ЦТС)
Шивелуч 7 сильных 1993-2013; пароксизмальные события: 22.04.1993; 19.05.2001; 09.05.2004; 28.02.2005; 22.09.2005; 29.03.2007; 27.10.2010
Ключевской 11 15.03.1993-02.10.1994; 02-04.1995; 01-09.1997; 02-09.1998; 05-12.1999; 22.03.2003-03.03.2004; 10.01-03.04.2005; 15.02-26.07.2007; 16.10.2008-29.01.2009; 18.09.2009-01.10.2010; 01.09.2012-15.01.2013
Безымянный 26 1993-2013; пароксизмальные события: 20-23.10.1993; 05.10.1995; 09.05.1997; 05.12.1997; 24.02.1999; 13.03.2000; 01.11.2000; 06.08.2001; 16.12.2001; 25.12.2002; 26.07.2003; 13.01.2004; 18.06.2004; 11.01.2005; 30.11.2005; 09.05.2006; 24.12.2006; 11.05.2007; 14-15.10.2007; 05.11.2007; 19.08.2008; 16-17.12.2009; 31.05.2010; 13.04.2011; 08.03.2012; 01.09.2012
Толбачик 1 27.11.2012-2013
Кизимен 1 09.12.2010-2013
Карымский 2 сильных 1996-2013; сильные события: 02.01.1996; 13-14.05.2006
Авачинский 1 05.10.2001
Корякский 1 20.12.2008-26.08.2009
Горелый Активизация 07.2010-2013
Мутновский 4 17.03.2000; 29.06.2000; 17.04.2007; 03.07.2013
Алаид 1 06.10-12.12.2012
Эбеко 3 1998; 07.2005; 29.01-09.04.2009
Чикурачки 6 25.01-01.05.2002; 17.04-16.06.2003; 10.03-07.04.2005; 04.03-07.04.2007; 19.08-20.10.2007; 29.07-15.08.2008
♦ закупорка форсунок и радиаторов охлаждения;
♦ засорение и перегрев электроники.
Приведём пример. Самолёт ДС-9-30, летевший из Сан-Франциско в Калгари 18 мая 1980 г., между городами Паско и Спокан на высоте 10 700 м на 4 мин попал в пепловое облако, образовавшееся через несколько часов после начала катастрофического извержения вулкана Сент-Хеленс (США). В результате лобовые стёкла самолёта и лопасти компрессора в двигателях подверглись абразии, масло в маслопроводах оказалось загрязнённым [7, 13]. Это стало первым серьёзным предупреждением об опасности комплексного пеплового загрязнения, которое может стать причиной повреждения или разрушения жизненно важных систем самолёта (воздухоочистительных, электронных, навигационных) и турбин реактивных двигателей.
15 декабря 1989 г. "Боинг-747", летевший из Амстердама с 231 пассажиром и 13 членами экипажа на борту, начал снижение для захода на посадку в г. Анкоридж (Аляска, США). На высоте 7500 м, в 240 км от вулкана Ридаут, он попал в пепловую тучу (выброс произошёл за 90 мин до этого). Пока самолёт пытался набрать высоту, чтобы выйти из облака, попавшие в двигатели ча-
стицы вулканического пепла расплавились, и спёкшаяся масса образовала стекловатую "рубашку" на лопастях турбин. Из-за этого все четыре двигателя остановились, и в течение 8 мин самолёт падал. До земли оставалось всего 2000 м, когда пилотам всё же удалось запустить сначала один, а потом и второй двигатель. Борт благополучно приземлился через 38 мин после начала происшествия [13]. Из каждой турбины было извлечено по 60 кг вулканического пепла, двигатели, навигационные и электрические системы пришлось заменить. Убытки компании составили около 80 млн. долл. [9].
Пепел опасен и для аэродромов: при пеплопа-дах происходит загрязнение электронного, электротехнического наземного оборудования; отложение большого количества пепла может вызвать обрушение ангаров и других сооружений, опрокидывание на хвостовую часть находящихся на стоянке самолётов [7, 9, 11]. За 60 лет пеплопа-ды, сопровождавшие около 20 извержений вулканов в семи странах мира, вызвали временное закрытие 40 аэропортов на период от двух часов до нескольких недель [11]. Большая часть этих извержений произошла после 1980 г. Чаще других пеплопадам и вулканогенному загрязнению подвергаются аэропорты Филиппин, Италии, Япо-
Рис. 1. Эксплозивное извержение вулкана Безымянный (09.05.2006) с выбросом пепла до 15 км над уровнем моря
нии, Индонезии, Аргентины и США. Международная организация гражданской авиации (ICAO — International Civil Aviation Organization) выработала правило: аэродром должен быть полностью закрыт при отложении на его территории слоя пепла мощностью 1 мм и более [7].
На Камчатке расположено 30 действующих и потенциально активных вулканов, извержение любого из них может оказаться опасным для авиаполётов в северной части Тихого океана [1, 3, 8, 10, 14, 15]. Ежегодно на полуострове происходят эксплозивные извержения 4—8 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 Ши-велуч — 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 покоя; Карымский — со 2 января 1996 г., с начала новой фазы активности. В 2003—2013 гг. произошло 66 сильных эксплозивных извержений, при которых пепловые тучи поднимались до 8— 15 км над уровнем моря, а пепловые шлейфы протягивались на расстояние до 5 тыс. км от вулканов, представляя непосредственную и потенциальную угрозу для авиаперевозок (табл.). На вулкане Шивелуч такие события происходили 12 раз; на Безымянном — 26, на Ключевском — 8. Кроме
того, время от времени наблюдаются эксплозивные извержения других активных вулканов Камчатки, например, с 9 декабря 2010 г. продолжается извержение вулкана Кизимен, с 27 ноября 2012 г. -Трещинное Толбачинское извержение им. 50-летия ИВиС ДВО РАН; с 20 декабря 2008 г. по 26 августа 2009 г. извергался Корякский вулкан. В любое время могут активизироваться другие вулканы: наблюдались краткие эксплозивные извержения вулканов Авачинский (5 октября 2001 г.), Мутновский (17 апреля 2007 г.; 3 июля 2013 г.), Горелый (июль 2010-2013 гг.) и др. Сильные эксплозивные извержения камчатских вулканов, при которых пеплы поднимаются на 8-15 км над уровнем моря и выше, происходят примерно раз в полтора года (рис. 1) [3]. Это представляет высокую опасность для местных и международных авиалиний, которые расположены достаточно близко к полуострову (рис. 2). Каждый день по оживлённым авиатрассам перевозят более 30 тыс. пассажиров и грузы стоимостью в миллионы долларов из Азии в Северную Америку и Европу и обратно [9, 10].
Ввиду необходимости быстрого обнаружения повышенной активности вулканов в северо-западной части Тихого океана и своевременного предупреждения авиакомпаний о начале извержений в марте 1993 г. на базе Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН (ИВГиГ ДВО РАН) в сотрудничестве с Камчатским филиалом Геофизической службы РАН (КФ ГС РАН) (http://www.emsd.ru) и Аляскинской вулканоло-
гической обсерваторией (АВО) Геологиче
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.