Jordskælv og udbrud

Forskere kan ikke forudsige, hvornår den næste katastrofale naturkatastrofe vil indtræffe, men Adam Bourassa kan give dig en god idé om, hvordan det kan påvirke os.

University of Saskatchewan professor i fysik og ingeniørfysik er medlem af universitetets Institute of Space and Atmospheric Studies og har studeret virkningerne på jordens atmosfære og klima, fra vulkanudbrud halvvejs rundt om i verden til naturbrande i det vestlige Canada. Et U-af S-ledet projekt - Optical Spectrograph and InfraRed Imaging System (OSIRIS) - oprindeligt designet til at fungere i to år ombord på en svensk satellit, fungerer stadig næsten perfekt 17 år senere og downloader data dagligt.

"Det er ret fantastisk, " sagde Bourassa. "Fordi det har varet så længe, ​​og datakvaliteten er så høj, det er blevet rigtig vigtigt for klimaforskningen."

Bourassas resultater, offentliggjort i 2015 i tidsskriftet Videnskab , bekræftet, at selv små udbrud kan udsende aerosoler - fine partikler og vulkanske gasser - mere end 10 kilometer op i stratosfæren, hvor de kan blive hængende i årevis, skærmer sollys og kølende temperaturer over hele verden.

"Med OSIRIS har vi set omkring 10 vulkanudbrud nå stratosfæren, og klimapåvirkningen af ​​disse mindre udbrud har været relativt lille, men de kan ikke ignoreres, hvis vi virkelig vil forstå, hvad der sker med global opvarmning og klimaændringer, " sagde Bourassa. "Det giver os også en idé om, hvad der kunne ske i tilfælde af et meget mere alvorligt udbrud som Pinatubo-bjerget."

Pinatubo-udbruddet i 1991 i Filippinerne var det største i vores levetid, dræber næsten tusind mennesker, ødelægge eller beskadige 80, 000 hjem, ødelæggende afgrøder, drastisk påvirker luftkvaliteten og giver et milliardstød til landets økonomi. Udbruddet sprøjtede 17 millioner tons svovlsyre ind i atmosfæren - den største mængde, der nogensinde er registreret - og nedbryder ozonlaget og fik globale temperaturer til at falde i gennemsnit med en halv grad celsius i mere end et år.

"Vi er altid på vagt for endnu et udbrud på størrelse med Mount Pinatubo, og vi ved aldrig rigtig, hvornår det kommer, men der er normalt en af ​​den størrelse med få årtier, " sagde Bourassa. "De store udbrud, som Pinatubo i 1991 og to i 1800-tallet, Krakatoa (1883) og Tambora (1815), var forbundet med afkøling af klimaet, som kan påvirke afgrødeproduktionen. Perioden efter Tambora-udbruddet blev kaldt 'et år uden sommer', da vinproduktionen i Frankrig slog fejl, og afgrøderne blev påvirket over hele verden."

For nylig, vulkanudbruddet Eyjafjallajökull i 2010 i Island skabte en askefane, der transporterede ind i jetstrømmen (ni til 16 km over havets overflade), resulterede i en ugelang lukning af alle flyrejser i Europa og mere end 100, 000 fly aflyst. Tættere på hjemmet, U af S-forskere studerer nu data fra naturbrandene i 2017 i British Columbia.

"De store skovbrande i B.C. i august sidste år var så intense og stærke nok, at røgen faktisk nåede stratosfæren og varede indtil januar, sagde Bourassa. Og det var uden fortilfælde. Det havde vi aldrig set før."

B.C. kysten er også et aktivt jordskælvsområde med en streng på 18 stort set sovende – men ikke uddøde – vulkaner, som kan forårsage en katastrofal begivenhed. Mens det sidste vulkanudbrud i Canada fandt sted for 150 år siden ved Lava Fork i det nordlige B.C., Mount St. Helens i staten Washington lige syd for grænsen brød ud i 1980 med 1,5 millioner tons svovlsyre, der bølgede ud i atmosfæren, og vulkansk aske faldt over det vestlige Canada, når så langt som til Saskatchewan.

"Mount St. Helens er åbenbart det, der gik af senest, men der er en række vulkaner langs vestkysten, og jeg tror ikke, at nogen af ​​dem er helt døde, " sagde professor Samuel Butler, lederen af ​​Institut for Geologiske Studier ved U of S. "Mount Hood (Oregon), Mount Shasta (Californien), selv Mount Garibaldi i British Columbia kunne potentielt gå i stykker når som helst."

En 10-timers kørsel syd for Saskatoon, Yellowstone National Park i Wyoming er hjemsted for en massiv underjordisk supervulkan, der slipper damp ud - bogstaveligt talt - gennem aktive gejsere, varme kilder og boblende mudderdamme. Dens udbrud ville være 2, 000 gange stærkere end Mount St. Helens, dræbte millioner og forårsagede verdensomspændende hungersnød fra en askesky, der ville kredse om kloden. Imidlertid, Yellowstone brød sidst anslået 600, 000 år siden, og der er ikke tegn på et forestående udbrud, ifølge Butler.

Af mere umiddelbar bekymring for Canada er den katastrofale skade, der ville blive forårsaget af et stort jordskælv i vestkystens pladetektoniske jordskælv og den resulterende havtsunami – som den, der førte til den japanske Fukushima-atomreaktorkatastrofe i 2011. Butler forklarede, at Juan de Fuca pladen fra Vancouver Island ned til Californien glider langsomt ned under den nordamerikanske plade, skabe potentiale for massive jordskælv. Eksperter er enige om, at det ikke er et tilfælde, hvis men når, det næste massive vestkystjordskælv vil forekomme.

"Vi ved, at et meget stort jordskælv, sandsynligvis en størrelsesorden ni (på Richterskalaen), skete i 1700-tallet, så det er en tidsskala på hundreder af år, " sagde Butler, hvis afdeling dækker jordskælvsseismologi og vulkanudbrud i bacheloruddannelserne GEOL 108, 121, 282, og 406. "Den næste kunne ske i eftermiddag, ellers sker det måske først om 300 år mere."

Ifølge Natural Resources Canada og Geological Survey of Canada, der er 30 procents chance for, at B.C. vil lide et stort jordskælv i de næste 50 år. Et jordskælv på 9,0 ville vise sig at være ødelæggende langs kysten, forårsager adskillige dødsfald og skader på infrastrukturen, og påvirker økonomien i hele landet. Bedre byggestandarder vedtaget i de sidste par årtier har hjulpet med at forberede strukturer til det næste store jordskælv, men videnskabsmænd søger stadig efter måder at give tidligere advarsler om forestående jordskælv og vulkanudbrud.

"Sikkert i det seismiske område, den hellige gral ville være evnen til nøjagtigt at forudsige jordskælv, og forskere har lagt en del kræfter i det og ikke haft megen succes, " sagde Butler. "Med vulkaner, ved at overvåge stigende seismisk aktivitet, eksperter er lidt bedre til at sige ja, der kommer til at være et udbrud de næste dage eller to. Hvorimod med jordskælv, det kan vi bare ikke sige. Vi ved, hvor farlige jordskælv sandsynligvis vil ske, men vi kan ikke sige hvornår. Så, det er udfordringen for forskere."