Tartalom
- Mi az a vulkanikus hamu?
- A vulkáni hamu tulajdonságai
- Hamutartók és hamuoszlopok
- Ash Plumes, Ashfalls és Ash Fields
- A vulkáni hamu hatása
- Az emberi egészségre gyakorolt hatás:
- A mezőgazdaságra gyakorolt hatás:
- Az épületekre gyakorolt hatás:
- A készülékekre gyakorolt hatás:
- A kommunikációra gyakorolt hatás
- Hatás az energiatermelő létesítményekre:
- A földi szállításra gyakorolt hatás:
- A légiközlekedésre gyakorolt hatás:
- A vízellátó rendszerekre gyakorolt hatás:
- Hatás a szennyvízrendszerekre:
- Vulkáni hamu tervezése
Vulkáni hamutartalom Cleveland vulkánjáról, Chuginadak szigeten, az aleutai szigeti láncban található Alaszkától. A NASA képe, amelyet Jeff Williams repülési mérnök készített a Nemzetközi Űrállomásról. Nagyobb kép.
Mi az a vulkanikus hamu?
A vulkáni hamu por- és homokméretű tudatlan kőzet részecskékből áll, amelyeket egy kitörő vulkán fújt a levegőbe. Az anyag kifejezést akkor használják, amikor a levegőben van, miután a földre esett, és néha azután, hogy kőzetbe lithified. A "vulkáni por" és a "vulkáni hamu" kifejezéseket ugyanarra az anyagra használják; por alakú anyagok esetében azonban a "vulkáni port" megfelelőbben használják.
Vulkanikus hamu a St. Helens-hegyről, 1980-os kitörés. USGS kép, D.E. Wieprecht. Nagyobb kép.
Vulkáni hamu részecske pásztázó elektronmikroszkóppal nézve. USGS kép: A.M. Sarna-Wojcicki. Nagyobb kép.
A vulkáni hamu tulajdonságai
Első pillantásra a vulkáni hamu lágy, ártalmatlan pornak tűnik. Ehelyett a vulkáni hamu egy kőzet anyag, amelynek keménysége kb. 5+ a Mohs keménységi skálán. Szabálytalan alakú részecskékből áll, éles, egyenetlen élekkel (lásd a mikroszkopikus képet). Kombinálja a nagy keménységet a szabálytalan részecskék formájával, és a vulkáni hamu csiszolóanyag lehet. Ez lehetővé teszi ezeknek az apró részecskéknek a képességét, hogy károsítsák a repülőgép ablakait, szemirritáló hatásúak legyenek, szokatlan kopást okozzanak a berendezés mozgó részein, amelyekkel érintkezésbe kerülnek, és sok egyéb problémát okoznak, amelyeket az alábbiakban ismertetünk a "Vulkáni hamu hatása" szakaszban.
A vulkanikus hamu részecskék nagyon kicsik és vezikuláris szerkezetűek, számos üreggel. Ez viszonylag alacsony sűrűséget biztosít számukra egy kőzetanyag számára. Ez az alacsony sűrűség, a nagyon kicsi részecskemérettel kombinálva lehetővé teszi, hogy a vulkáni hamu kitörés útján magasan juthasson a légkörbe, és a szél hosszú távolságokat szállítson. A vulkáni hamu problémákat okozhat a kitörő vulkántól nagy távolságra.
A vulkáni hamu részecskék vízben nem oldódnak. Amikor nedvessé válnak, egy iszapot vagy iszapot képeznek, amelyek az autópályákat és a kifutópályákat csúszássá teszik. A nedves vulkáni hamu szilárd, betonszerű anyaggá válik. Ez lehetővé teszi a viharcsatorna elcsatolását és az állatok szőrébe ragasztását, amelyek szabadban vannak, amikor a hamu esővel egy időben esik.
Vulkáni hamuoszlop: A St. Helens-hegy kitörési oszlopa 1980. május 18-án. Ez a robbanásveszélyes forró oszlop emelkedett tefrából, vulkáni gázokból és elárasztott levegőből állt, amely kevesebb, mint tíz perc alatt 22 kilométer magasságra emelkedett. Az erős uralkodó szél keletre hamu szállította kb. 100 kilométer per óra sebességet. Kevesebb, mint négy óra alatt hamu esett Spokane városában, mintegy 400 kilométerre, és két héttel később a kitörési felhő körülvette a földet. USGS kép: A. Post.
Hamutartók és hamuoszlopok
Egyes magmák hatalmas mennyiségű oldott gázt tartalmaznak nagyon magas nyomáson. Amikor kitörés következik be, hirtelen felszabadul az ezekre a gázokra gyakorolt szorító nyomás, és gyorsan tágulnak, kilépnek a vulkáni szellőzőnyílásból, és apró magmadagokat hordoznak magukkal. A magma kamra közelében lévő felszín alatti vizek gőzzé válhatnak ugyanazzal az eredménnyel. Ezek a hamu részecskék forrásai néhány kitörés esetén. A szellőzőnyílásból kifolyó hatalmas mennyiségű meleg, szivárgó, kiterjedő gáz nagy mennyiségű hamu és forró gáz kitörési oszlopot vezethet a levegőbe.
A mellékelt képen a hamuoszlop egy része látható, amelyet a St. Helens-hegy 1980. májusi kitörése során állítottak elő. A kitörés során a forró vulkáni gázok robbanásveszélyes kibocsátása a légkörbe emelkedő tefra-, vulkáni- és gázoszlopot hozott létre, amely kevesebb mint tíz perc alatt 22 kilométer magasságra emelkedett. Ezután az erős uralkodó szél keletre hamu tovább vitte körülbelül 100 kilométer per óra sebességet. Kevesebb, mint négy óra alatt hamu esett Spokane városába, kb. 400 km-re a szellőzőnyílástól. Két héttel később a kitörésből származó por átkerült a Föld körül.
A St. Helens-hegy kitörése kivételes volt méretét és intenzitását tekintve. Egy tipikusabb hamukibocsátás az oldal tetején található képen látható. Ebben a képen az alaszkai Aleutian szigetláncon, Chuginadak-szigeten található Clevelandi vulkán kis hamuhulladékot enged ki, amely perceken belül leválasztja a vulkánt, és a szél elviszi.
Vulkáni hamuesési térkép: Térkép, amely a hamutartalom földrajzi eloszlását mutatja be az Egyesült Államokban a St. Helens-hegy 1980. május 18-i kitörése óta. USGS kép. Nagyobb térkép.
Hamu vastagsága: A hamulerakódások általában vastagok és durva szemcseméretűek a vulkán közelében. A távolság azonban a betét vékonyabb és finomabb lesz.
Hamutartó: A dél-chilei Chaitén vulkánból származó hosszú hamudarab fúj a kontinensen. Nagyobb kép.
Ash Plumes, Ashfalls és Ash Fields
Miután a hamu egy vulkán a levegőbe engedte, a szélnek lehetősége van mozgatni azt. Ez a mozgás, a levegő turbulenciájával együtt, a felfüggesztett hamu szétszórására szolgál. Ezeket a hamufelhőket, amelyeket a szél mozgat, hamutartalmának nevezik. Az alábbi képen egy hamudarab látható, amelyet a dél-chilei Chaitén-vulkán kitörése okozott 2008. május 3-án. Ez a füst Chilében kezdődik, Argentínán megy át, és több száz kilométerre kiterjed az Atlanti-óceán felett, és elterjedve halad.
Amint a hamutartalom elmozdul a vulkáni szellőzőnyílástól, már nem kell rohannia a gázok távozására. A nem támogatott hamu részecskék kiesnek. A legnagyobb hamu részecskék először esnek ki, és a kisebb részecskék tovább szuszpendálódnak. Ez hamutartó lerakódást eredményezhet a földön a hamutartalom alatt. Ezek a hamulerakódások általában a levegőnyílás közelében a legvastagabbak és távolságra vékonyak. Ezen az oldalon egy térképet mutat, amely a St. Helens-hegy 1980. május 18-i kitörésének hamutartalmát mutatja.
A hamumező olyan földrajzi terület, ahol a talajt a hamutartalom csapadékja takarja el. Az alábbi ábra egy hamumezőt mutat be a dél-chilei Chaitén-vulkántól keletre, 2008. májusától. A hamu fehér takarója jól látható.
Hamutartó: Hamutartó a Chaitén-vulkántól keletre, 2008. májusától. Nagyobb kép.
A vulkáni hamu hatása
A vulkáni hamu számos veszélyt jelent az emberekre, az ingatlanokra, a gépekre, a közösségekre és a környezetre. Ezek közül néhányat az alábbiakban részletezünk.
Az emberi egészségre gyakorolt hatás:
A hamu alá eső hamu vagy poros környezetben élő emberek a hamutartás után számos problémát szenvedhetnek. A légzési problémák magukban foglalják az orr- és torok-irritációt, köhögést, hörghurut-szerű betegséget és légzési nehézségeket. Ezek csökkenthetők nagy hatékonyságú porvédő maszkok használatával, de a hamunak való kitetést lehetőleg kerülni kell.
A hosszú távú problémák között szerepelhet egy "szilikoz" néven ismert betegség kialakulása, ha a hamu jelentős szilícium-dioxid-tartalommal rendelkezik. Az Egyesült Államok Nemzeti Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Intézete speciális maszkokat javasol a vulkáni hamu által kitett személyek számára. Aki már szenved olyan problémáktól, mint a hörghurut, emfizema vagy asztma, kerülje az expozíciót.
A száraz vulkáni hamu ragaszkodhat a nedves emberi szemhez, és az apró hamu részecskék gyorsan szemirritációt okoznak. Ez a probléma a legsúlyosabb azoknál az embereknél, akik kontaktlencséket viselnek. Néhány bőrirritációról számolnak be az emberek a hamutartó területeken; az esetek száma és súlyossága azonban alacsony.
Novarupta hamuesés: A Novarupta-vulkán körüli táj műholdas képe a hamukontúrákkal és az 1912-es kitörés piroklasztikus áramlási területével, színes vonalakkal ábrázolva. Műholdas kép: J. Allen (NASA), a Marylandi Egyetem globális földborítójának adatai alapján. Térképkészítés: B. Cole,. Nagyobb kép.
A mezőgazdaságra gyakorolt hatás:
Az állatok ugyanazokkal a szem- és légúti problémákkal küzdenek, mint amelyeket fentebb az embereknél leírtak. A legeltetés során táplálkozó állatok nem képesek enni, ha a hamu lefedi az élelmiszerforrást. Azok, akik hamuval borított élelmiszerforrásból esznek, gyakran számos betegségben szenvednek. A hamutartó területeken élő gazdálkodóknak esetleg kiegészítő takarmányt kell biztosítaniuk állataikkal, evakuálniuk őket vagy korai vágásba kell küldeniük.
A néhány milliméteres hamvasztás általában nem okoz súlyos károkat a legelőkön és a növényeken. A vastagabb hamu felhalmozódása azonban károsíthatja vagy elpusztíthatja a növényeket és a legelőt. A vastag halmozódás károsíthatja a talajt, miközben elpusztítja a mikrofitákat és blokkolja az oxigén és a víz bejutását. Ez steril talajállapotot eredményezhet.
Vulkáni hamutartó károk: Nedves hamvasztás által sérült épületek. USGS kép. Nagyobb kép.
Vulkanikus hamu: Az USGS videó ismerteti a vulkáni hamu légiforgalomra gyakorolt hatását.
Az épületekre gyakorolt hatás:
A száraz hamu tömege a friss hó sűrűségének körülbelül tízszerese. Egy vastag hamutartó az épület tetőjén túlterhelheti és összeomlását okozhatja (lásd a képet). A legtöbb épületet nem úgy tervezték, hogy támogassa ezt a kiegészítő súlyt.
Közvetlenül súlyos hamvasztás után az egyik kiemelt feladat a hamu tisztítása az épületek tetejeiről. Ha esik a hamu eltávolítása előtt, akkor a hamu felszívja és növeli a tömegét. A nedves hamu sűrűsége húszszorosa lehet a friss hó sűrűségének.
A vulkáni hamu feltöltheti az épület ereszcsatornait és eltömítheti a lefolyókat. A hamu önmagában nagyon nehéz lehet, és ha nedves lesz az esőtől, a súly gyakran a házakból ereszcsatornakat húz. A hamu vízzel kombinálva maró hatású lehet a fém tetőfedő anyagokra. A nedves hamu szintén vezető, és ha az épület külső elektromos elemei körül halmozódnak fel, súlyos sérüléseket vagy károkat okozhat.
A légkondicionálók és a légkezelő rendszerek meghibásodhatnak vagy megsérülhetnek, ha szűrőik eldugultak, vagy szellőzőnyílásaikat vulkanikus hamu fedezi. A berendezés mozgó alkatrészei gyorsan viselhetők, ha közöttük csiszolóhamu kerül.
A készülékekre gyakorolt hatás:
A finom hamu és por beszivároghat az épületekbe, és problémákat okozhat a készülékekben. A koptató hamu szokatlan kopást okozhat az elektromos motorok mozgó részein. A porszívók, kemencék és a számítógépes rendszerek különösen érzékenyek, mivel sok levegőt dolgoznak fel.
A vulkáni hamvasztás okozta sötétség: A levegőben lévő hamu blokkolja a napfényt, és a hamutartó alatti területeket a nap közepén sötétítheti. Soufriere Hills vulkán, kép 1997-ből. USGS kép. Nagyobb kép.
A kommunikációra gyakorolt hatás
A vulkáni hamu elektromos töltéssel rendelkezik, amely zavarja a rádióhullámokat és más, a levegőn továbbított sugárzást. Lehet, hogy a rádió-, telefon- és GPS-berendezés nem képes jeleket küldeni vagy fogadni, ha a közelben egy kitörő vulkán található. A hamu károsíthatja a fizikai eszközöket is, például a vezetékeket, tornyokat, épületeket és a kommunikáció támogatásához szükséges berendezéseket.
Hatás az energiatermelő létesítményekre:
A vulkáni hamu az áramtermelő létesítmények leállítását okozhatja. Ezeket a létesítményeket néha kikapcsolják, hogy elkerüljék a hamu károsodását. Ezek maradhatnak addig, amíg a hamu eltávolításra nem kerül. Ez megvédi az alapvető felszereléseket a meghibásodásoktól, de emberek millióinak megszakítja az energiaellátást.
Vulkáni hamu az autókra a Fülöp-szigeteki Clark légibázisban a Pinatubo-hegy 1991-es kitörése után. Ez a parkoló kb. 25 kilométerre keletre fekszik a kitöréstől, és körülbelül 9 centiméter hamu került belőle. USGS kép: R. P. Hoblitt. Nagyobb kép.
A földi szállításra gyakorolt hatás:
A szállításra gyakorolt kezdeti hatás korlátozza a láthatóságot. A hamu kitölti a levegőt és blokkolja a napfényt. Olyan sötét lehet, mint az éjszaka a nap közepén. A hamu az útjelzéseket is fedezi. Csak egy milliméter hamu takarhatja el az autópálya központját és az alapvonalakat.
Egy másik hatás az autókra vonatkozik. Hatalmas mennyiségű levegőt dolgoznak fel, amely vulkáni port és hamukat tartalmaz. Ezt kezdetben elkapja a légszűrő, de gyorsan elárasztható. Ezután csiszolópor kerül a motorba, hogy megsérüljön a gondosan megmunkált alkatrészek és eldugulja az apró nyílásokat.
A vulkáni hamu felhalmozódik az autók szélvédőin, így szükség van az ablaktörlők használatára. Az ablaktörlők használatakor a szélvédő és az ablaktörlők közötti koptató hamu megkarcolhatja az ablakot, olykor jégtelenített felületet eredményezve, amelyet lehetetlen átlátni.
Az utakra burkolódő vulkanikus por és hamu a vontatás elvesztését okozhatja. Ha az utak nedvessé válnak, a száraz hamu nagyon csúszós iszappá alakul. Az utakra és az utcákra ásni kell, mintha egy nem olvadó hó esett volna.
Hamvasodási rétegek a Fülöp-szigeteken: A) szakasz a Santo Tomas folyó hídján San Narcisótól északra, Zambales; A nyílástól 32 km-re nyugatra-délnyugatra. Az A réteg 8 mm homokos méretű hamu; a B réteg 4 mm vastag, leginkább finom hamu. Vegye figyelembe a C réteg gyenge normális osztályozását és szétszórt durva szemcséket a lerakódás felületén.
B) Tephra-esések a Marella-folyó mentén megjavítatlan úton, a szellőzőnyílástól 10,5 km-re délnyugatra. A kb. 4 cm vastag A réteg durva hamuból és finom lapilliból áll; a B réteg több vékony hamurétegből áll; a C réteg 33 cm vastag, és a még mindig megfigyelt éghajlati baromfi-eső réteg vastagabb része. Vegye figyelembe az általános normál osztályozást, de a bal felső sarokban 2 cm-es bozótos lapillus található. A D réteg két, 3–4 cm vastag finom hamu ágyból áll, amelyeket elválasztanak egy vízen megmunkált pikkelyes hamu ágya.
C) A Tephra lerakódása egy nem átalakított úton a szellőzőnyílástól kb. 9 km-re délkeletre, a Gumain folyó északi oldalán. A B réteg vastagsága 23 cm, számos osztályozott kőriságyból áll; a C réteg vastagsága 31 cm, alsó részén két zóna van, apró finomhamu bevonattal.
D) A Pasig folyó kanyonjának torkolatánál lévő szakasz a nyílástól kb. 15 km-re keletre. A B réteg 10 cm vastag, a C réteg kb. 18 cm vastag; vegye figyelembe a hamuban gazdag zónákat, amelyek a fokozott kohézió miatt kiemelkednek. USGS Képek készítette: W.E. Scott és J.J. Jelentősebb. Nagyobb kép.
A légiközlekedésre gyakorolt hatás:
A modern sugárhajtóművek hatalmas mennyiségű levegőt dolgoznak fel. Levegőt húznak a motor elejére, és kifújják azt a hátsó részből. Ha a vulkáni hamu behúzódik a sugárhajtóműbe, akkor azt a hamu olvadási hőmérsékleténél magasabb hőmérsékletre lehet melegíteni. A hamu megolvadhat a motorban, és a lágy ragacsos termék tapadhat a motor belsejébe. Ez korlátozza a motoron keresztüli légáramot, és növeli a sík súlyát.
A vulkáni hamu néhány síkon motorromláshoz vezetett. Szerencsére a pilóták biztonságosan tudtak leszállni maradék motorjaikkal. Manapság a vulkánokat megfigyelték a kitörés jeleit és a síkokat olyan területekre vezetik, amelyekben esetleg a levegőben található hamu található.
A levegőben felfüggesztett vulkáni hamu csiszolóhatást gyakorolhat a rajta repülő repülőgépekre száz kilométer / óra sebességgel. Ezen a sebességen a szélvédőre ható hamu részecskék homályosíthatják a felületet olyan fagyos résszel, amely eltakarja a pilóták nézetét. A homokfúvással eltávolíthatók a festékek és a fémfém is az orrról, valamint a szárnyak és a navigációs berendezések vezető széleiről.
A repülőtereknél a kifutópályákkal azonos problémák merülnek fel, mint az utakon. A kifutópályák jelöléseit hamuval lehet lefedni. A repülőgépek elveszítik a tapadást leszálláskor és felszálláskor. És a hamut el kell távolítani, mielőtt a műveletek normalizálódnának.
A Nemzetközi Polgári Repülési Szervezet elismerte annak szükségességét, hogy a pilótákat és a légiforgalmi irányítókat tájékoztassák a vulkáni veszélyekről. Ennek érdekében a kormányhivatalokkal együttműködtek több vulkáni hamu tanácsadó központ létrehozásában. Ezek a központok figyelemmel kísérik a vulkáni tevékenységeket és jelentést tesznek a megfigyelési területükön található hamutartalmakról.
Vulkanikus hamu: Az USGS videó ismerteti a vulkáni hamu légiforgalomra gyakorolt hatását.
A vízellátó rendszerekre gyakorolt hatás:
A vízellátó rendszereket a hamvasztás befolyásolhatja. Ha egy közösség nyílt vízellátást használ, például folyót, tározót vagy tót, az esett hamu felfüggesztett anyaggá válik a vízellátásban, amelyet használat előtt ki kell szűrni. A víz feldolgozása szuszpendált csiszolóhamuval károsíthatja a szivattyúkat és a szűrőberendezéseket.
A hamu ideiglenes változásokat is okozhat a víz kémiájában. A vízzel érintkező hamu csökkentheti a pH-t és növeli a hamu anyagból kiszivárogtatott ionok koncentrációját. Ide tartoznak: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F és még sokan mások.
Hatás a szennyvízrendszerekre:
A városi utcákra eső hamu azonnal belép a vihar csatornába. Hamu-szennyvízcsatorna feldolgozásakor a felfüggesztett hamu túlterhelheti a berendezéseket és a szűrőket, és károsíthatja a szivattyúkat és a szelepeket. Ez ártalmatlanítási problémává is válik. A sár vagy hamu iszapja megszilárdulhat a betonhoz hasonló anyaggá.
Vulkáni hamu tervezése
A vulkánok közelében vagy lefelé fekvő, hamu-kitörést előidéző közösségeknek mérlegelniük kell a vulkáni hamu lehetséges hatásait, és meg kell tervezniük annak kezelésére szolgáló módszereket, és minimalizálniuk a hatást. Sokkal könnyebb ismereteket szerezni egy problémáról és előre cselekedni, mint ha egy hatalmas problémára figyelmeztetés nélkül szembesülni.