Vejrudsigtsmodel forudsiger komplekse mønstre for spredning af vulkansk aske

Ny forskning, ledet af University of Bristol, har givet frisk indsigt i, hvordan enorme vulkanske aske fanger, som kritisk kan forstyrre luftfarten og forårsage store påvirkninger på jorden, transporteres i atmosfæren.

I 2010 udbruddet af den islandske vulkan Eyjafjallajӧkull forårsagede udbredt rejsekaos, med annullering af mere end 100, 000 flyvninger og økonomiske tab på 200 millioner dollars om dagen.

Ved at bruge højopløsnings meteorologisk modellering af vulkanudbrud på den caribiske ø St Vincent, forskningen, offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , har til formål at forbedre, hvordan vi reagerer på eksplosive vulkanudbrud, og bedre forudsigelse af spredning af vulkansk aske.

Et internationalt team af forskere fra institutioner, herunder universiteterne i Bristol, East Anglia, Oxford, Kyoto, Earth Observatory Singapore og De Vestindiske Øer har vist, hvordan det er samspillet mellem atmosfærens dynamik med vulkanske faner, der producerer de komplekse mønstre for asketransport, som truer luftfarten og forårsager påvirkninger på jorden.

Holdet brugte en kombination af meteorologisk modellering i høj opløsning, arkiver med historiske observationer af udbrud, og feltmålinger af askeaflejringer, at rekonstruere to udbrud af Soufrière St Vincent, en ø-vulkan i Caribien.

Øens topografi, stabile passatvindsmønstre, og meget detaljerede arkiver af historiske øjenvidneberetninger og feltmålinger for udbrud i 1902 og 1979 gjorde St Vincent til et ideelt sted for undersøgelsen.

Ved at bruge højopløsningssimuleringer af de atmosfæriske forhold, holdet identificerede, hvordan vindstrømmen omkring vulkanens topografi styrer askeaflejringsmønstrene omkring vulkanen på øen, og overraskende nok på meget større afstande.

Første forfatter og atmosfærisk modellør Alex Poulidis (Kyoto Universitet) siger:"Vulkanens form påvirker vindmønstre og atmosfæriske forhold, påvirkning af askeaflejring over hundreder af km fra St. Vincent, herunder på øen Barbados, 180 km væk." Poulidis' simuleringer reproducerede askeaflejringstykkelser, og askeskyens ankomsttider, på St Vincent for det mindre udbrud i 1979, og på en række steder, herunder andre caribiske øer og skibe op til 1700 km væk for det meget større udbrud i 1902.

Simuleringerne viser også, hvordan vindmønstre kan fange aske i lag i atmosfæren, svarende til dem, der er observeret for den islandske vulkan Eyjafjallajӧkull, i koncentrationer, der er tilstrækkelige til at være en trussel for luftfarten. Disse lag fungerer som kilder til aske, som derefter spredes langs forskellige atmosfæriske veje.

Nylig reanalyse af vulkanske askeaflejringer efter Eyjafjallajӧkull-udbruddet har vist, at askeaflejringer ofte har uventede toppe i tykkelse langt fra vulkanen. Holdets modelleringsresultater viser, at kombinationen af ​​forskellige atmosfæriske lagkilder, og intervallet af partikelstørrelser af asken, kan gengive toppene i askeaflejringstykkelsen målt for udbruddet i 1902 i St. Vincent.

Studielederen, vulkanolog Dr. Jeremy Phillips fra University of Bristols School of Earth Sciences, sagde:"Set som helhed, resultaterne viser, at kombinationen af ​​atmosfæren og udbrud fører til komplekse asketransportmønstre.

"At være i stand til at reproducere disse med meteorologiske modeller fremmer vores evne til at reagere på vulkanudbrud, og at forudsige luftbårne og jordnære askekoncentrationer under udbrud."

Medforfatter Prof Jenni Barclay (University of East Anglia) tilføjede:"Vi startede denne undersøgelse, fordi minderne fra den lokale befolkning om stilen og intensiteten af ​​askepåvirkningerne klart varierede som en funktion af mere end blot afstanden fra vulkanen. Vi har også havde utroligt detaljerede historiske observationer fra 1902 for at sammenligne med vores resultater. Det er et fantastisk eksempel på at integrere forskellige forskningsområder for at forbedre den overordnede forståelse."

Medforfatter prof Richard Robertson fra University of the West Indies Seismic Research Center bemærkede, at "Denne undersøgelse fokuserer opmærksomheden på den dårligt definerede trussel fra vulkansk aske i den caribiske region og viser, hvordan et udbrud fra en enkelt vulkan kan have regionale konsekvenser det ville være vigtigt for luftfart og landbrug."