Главное

Подробности

Опубликовано 07.11.2022 17:46

Ученым ИВиС ДВО РАН, ВЦ ДВО РАН и Института космических исследований РАН удалось впервые реконструировать динамику движения эруптивного облака после катастрофического извержения вулкана Шивелуч в ноябре 1964 года

Катастрофическими называют эксплозивные извержения с выносом из кратера вулкана и перемещением по его склонам более 1 кубического километра вулканогенного материала. Катастрофические извержения происходят в мире не часто, но такие события и их последствия остаются в памяти человечества навсегда. В результате таких извержений в течение нескольких часов изменяется рельеф окрестностей вулканов: глубокие долины превращаются в холмистые равнины, грязевые потоки выпахивают новые русла рек и т.д. Эруптивные тучи поднимаются до 35 км над уровнем моря, в результате большое количество вулканического пепла попадает в стратосферу и более сильными ветрами, чем в нижних слоях атмосферы, уносится от вулканов. При мощных катастрофических извержениях пепловые облака несколько раз огибают планету, что приводит к замутнению атмосферы и снижению поступления солнечного тепла на поверхность Земли: наблюдаются явления, названные «год без лета». 

Вынесенный вулканом во время катастрофического извержения глубинный материал дает ученым информацию не только о составе и особенностях пород, но и о термодинамических характеристиках очаговых зон вулкана. Вещественный и гранулометрический состав вулканических пеплов, отобранных на разных расстояниях от вулкана, характеризует мощность эруптивной тучи, в конечном итоге - мощность катастрофического извержения. Изучение всех нюансов катастрофических извержений очень важно для понимания динамики извержений и предупреждения населения о таких событиях в будущем.   

Катастрофическое извержение Шивелуча произошло в 7 часов утра 11 ноября 1964 г. и длилось всего 1 час 12 минут. В утренней темноте очевидцы в пп. Ключи и Усть-Камчатск (Камчатка) наблюдали гигантскую тучу, пронизываемую молниями, которая двигалась на восток от вулкана. Вулканологи изучили продукты извержения в полевых (в том числе вулканические пеплы на склоне вулкана, в п. Усть-Камчатск (Камчатка и п. Никольское (о. Беринга) и лабораторных условиях; посчитали объем изверженного материала, отложившегося на суше - 2.3 км³; описали результаты исследований в научных статьях. Как двигалась эруптивная туча Шивелуча над Тихим океаном, осталось неизвестным.

Хотя начало космической эры человечества датируется 4 октября 1957 г., в ноябре 1964 г. доступных для изучения спутниковых снимков Земли еще не было в природе. Поток свободно распространяемых спутниковых данных начал увеличиваться с конца 1990-х годов. В это же время интенсивное развитие получили математические и алгоритмические программные продукты, предназначенные для моделирования распространения вулканического пепла в атмосфере. К настоящему времени в многочисленных научных статьях нами показаны результаты изучения современных эксплозивных событий умеренной силы вулканов Ключевской, Безымянный, Шивелуч и др., а также хорошее совпадение результатов моделирования распространения пепловых шлейфов от вулканов с изображениями этих пепловых шлейфов на реальных спутниковых снимках.

В 2000-х годах в открытом доступе появились метеорологические данные проекта ERA-40 Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды на период с сентября 1957 до августа 2002 гг. Это подвигло ученых сделать то, что еще никто не делал: промоделировать и проанализировать развитие и перемещение эруптивной тучи катастрофического извержения вулкана Шивелуч в ноябре 1964 г.

Учеными Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (г. Петропавловск-Камчатский), Вычислительного центра ДВО РАН (г. Хабаровск) и Института космических исследований РАН (г. Москва) впервые была реконструирована динамика движения эруптивного облака, образовавшегося при катастрофическом извержении вулкана Шивелуч в ноябре 1964 года (объем продуктов извержения - 2.3 км³; вулканический эксплозивный индекс 4+). Это стало возможным благодаря многолетней работе по систематизации и анализу всей доступной научной информации об извержении, появлению метеорологических данных проекта ERA-40 Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, а также компьютерным разработкам российских ученых, используемым в настоящее время для численного моделирования распространения облаков вулканического пепла.

В рамках работы впервые получены величины начального гранулометрического состава пирокластики и массового расхода вещества во время извержения, определен характер распределения пепла в эруптивной колонне, восстановлен сценарий процесса извержения. Также была уточнена площадь пеплопадов, прослежен процесс переноса тонкой фракции пепла на протяжении 8 часов и трех суток от начала извержения, в частности, показано распространение пеплового шлейфа над территорией России, Канады, США, Мексики, а также над Беринговым морем и Тихим океаном. Полученные  результаты хорошо согласуются с опубликованными ранее геологическими данными о времени начала и окончания пеплопадов в различных населенных пунктах, о мощности слоев пеплов в разных точках наблюдений и др. Кроме этого показано, что известное многолетнее снижение интенсивности солнечной радиации в северных широтах с 1963 по 1966 г., установленное по актинометрическим станциям СССР и мира, было связано с распространением аэрозольных облаков, образовавшихся не только после извержения вулкана Агунг в марте 1963 г., но и после извержения вулкана Шивелуч в ноябре 1964 г.

Результаты исследований опубликованы в журнале Remote Sensing (WoS, Q1 IF 5.349).  

Girina O.A., Malkovsky S.I., Sorokin A.A., Loupian E.A., Korolev S.P. Numerical Modeling of the Ash Cloud Movement from the Catastrophic Eruption of the Sheveluch Volcano in November 1964 // Remote Sensing. 2022. Вып. 14. № 3449. https://doi.org/10.3390/rs14143449