Alder og skummende - hvordan man forudsiger, hvornår en vulkan vil bryde ud

Udbrud af en vulkan kan have ødelæggende konsekvenser - at dræbe mennesker og ødelægge levebrød, samt frigivelse af enorme mængder aske til himlen, der forstyrrer flyrejser og ændrer klimaet. Ved, hvad der foregår under jorden, imidlertid, ville lette bedre advarsler om, hvornår et udbrud vil forekomme - og hjælpe med at redde liv, mens skaden holdes på et minimum.

"At forstå vulkaner er en international indsats. Udbrudets indvirkning stopper ikke ved grænser, "sagde vulkanolog Dr. Catherine Annen fra University Savoie Mont Blanc i Frankrig.

Selvom det er relativt lille, udbruddet af Eyjafjallajökull -vulkanen i det sydlige Island i 2010 stikker i mange menneskers minder. Dens drivende askeflue førte til den omfattende annullering af flyvninger i hele Europa.

I dag, Andet, større vulkaner ser ud til at være på randen af ​​udbrud. Seismiske observationer tyder på, at Italiens Campi Flegrei, en supervulkan tæt på millioner af mennesker, der bor i og omkring Napoli, samler magma i en farlig 'varm zone'.

Men sådanne observationer giver kun grove prognoser - normalt dage, uger eller måneder i forvejen - hvornår en vulkan vil bryde ud. "Usikkerheden opstår ved, at vi ikke kan se, hvad der sker under jorden, sagde Dr. Annen.

Forskere som Dr. Annen har allerede en god idé om, hvad der foregår. At være mindre tæt end omgivende sten, magma dybt inde i jorden kan stige op, potentielt at finde et udløb på tyndere steder - vulkaner - i planetens skorpe.

Skummende og frysende

Magma afkøles, når den stiger, og hvis vi er heldige, vil det fryse, eller størkne, før nogensinde bryder ud. På den anden side, trykket tæt på overfladen falder også, og dette frigiver opløste gasser, som øger chancerne for en skummende eksplosion - lidt som at åbne en rystet sodavandsflaske.

Dr. Stephan Kolzenburg, en vulkanolog ved McGill University i Montreal, Canada, sagde:"Disse to processer - opskumning og frysning - konkurrerer, og afhængigt af hvilken der vinder, vulkanen vil eller vil ikke bryde ud. "

Opskummings- og størkningsprocesserne ligger også i hjertet af matematiske vulkanmodeller. Gennem et forskningsprojekt kaldet DYNAVOLC, Dr. Kolzenburg håber, at ved bedre at forstå konkurrencen mellem de to processer, og ved at koble dem til geofysiske signaler registreret på Jordens overflade, han vil kunne forbedre farekortene, der viser de områder, der sandsynligvis vil blive påvirket af vulkanudbrud.

Selvom hans forskningsprojekt først begyndte i april, det har allerede givet resultater. I en undersøgelse, Dr. Kolzenburg fandt ud af, at de hurtigere magma- og lavastrømme, jo hurtigere den størkner - viden, der kan forbedre vulkanmodellerne.

Ikke alle vulkaner opfører sig på samme måde, imidlertid. Efter at have haft længere tid til at gemme magma, gamle vulkaner har en tendens til at være varmere end unge vulkaner, og dette bestemmer, for eksempel, niveauet af hævelse af jorden tæt på udbrud.

Vulkanens alder

Dr. Annen er interesseret i, hvordan en vulkans alder påvirker dette og andre potentielle advarselssignaler. Gennem et projekt kaldet MAGMATS, hun simulerer på computere interaktionen mellem magma og gasser for at forstå, hvordan nøgle vulkanparametre ændres over tusinder til hundredtusinder af år.

Sådanne parametre omfatter temperatur, gasindhold og magmaindhold - ingen af ​​dem varierer i en enkel, lineær måde med hinanden. "At simulere processerne er udfordrende, " hun sagde.

Alligevel, arbejdet skal hjælpe forudsigelsen af ​​et udbrud med at blive bedre skræddersyet til en vulkan alder - og dermed mere præcis. Dr. Annen håber at anvende sine fund på fire aktive vulkaner:Campi Flegrei i Italien, Uturunku i Bolivia, Merapi i Indonesien og Krafla på Island.

"Jeg vil gerne vide, om der er store mængder magma klar til at bryde ud tæt på overfladen - eller om, tværtimod, enhver udbrud skal først indebære ny magmaoverførsel fra dybere niveauer, sagde hun. I sidste ende, hun håber, at enhver beslutning om evakuering vil blive bedre informeret.