Vulkanisk aske og vulkansk støv | Fotos, satellitbilleder, Mere

Indhold

• Hvad er vulkansk aske?
• Egenskaber ved vulkansk aske
• Askudbrud og askesøjler
• Ash Plumes, Ashfalls og Ash Fields
• Virkningen af ​​vulkansk aske
• Indvirkning på menneskers sundhed:
• Indvirkning på landbruget:
• Indvirkning på bygninger:
• Indvirkning på apparater:
• Indvirkning på kommunikation:
• Indvirkning på elproduktionsfaciliteter:
• Indvirkning på jordtransport:
• Indvirkning på lufttransport:
• Indvirkning på vandforsyningssystemer:
• Indvirkning på spildevandssystemer:
• Planlægning af vulkansk aske

Vulkansk asstrøm fra Cleveland Volcano, beliggende på Chuginadak Island i Aleutian Island Chain uden for Alaska. NASA-billede taget af Jeff Williams, flyingeniør, fra den internationale rumstation. Større billede.

Hvad er vulkansk aske?

Vulkansk aske består af partikler i pulverstørrelse til sandstørrelse af stødigt stenmateriale, der er sprængt i luften af ​​en vulkan, der bryder ud. Udtrykket bruges om materialet, mens det er i luften, efter at det er faldet til jorden, og nogle gange efter at det er blevet lithificeret i klippe. Udtrykkene "vulkansk støv" og "vulkansk aske" bruges begge til det samme materiale; "vulkansk støv" anvendes imidlertid mere passende til materiale i pulverstørrelse.

Vulkansk aske fra Mount St. Helens, 1980-udbrud. USGS-billede, D.E. Wieprecht. Større billede.

Vulkanisk askepartikel set med et scanningselektronmikroskop. USGS-billede af A.M. Sarna-Wojcicki. Større billede.

Egenskaber ved vulkansk aske

Ved første øjekast ser vulkansk as ud som et blødt, ufarligt pulver. I stedet er vulkansk ask et stenmateriale med en hårdhed på ca. 5+ på Mohs hårdhedsskala. Det er sammensat af uregelmæssigt formede partikler med skarpe, taggete kanter (se mikroskopisk udsigt). Kombiner den høje hårdhed med den uregelmæssige partikelform, og vulkansk aske kan være et slibemateriale. Dette giver disse små partikler evnen til at beskadige flyvinduer, være øjenirriterende, forårsage usædvanligt slid på bevægelige dele af udstyr, som de kommer i kontakt med, og forårsage mange andre problemer, der diskuteres nedenfor i afsnittet "Impact of Volcanic Ash".

Vulkaniske askepartikler er meget små i størrelse og har en vesikulær struktur med adskillige hulrum. Dette giver dem en relativt lav densitet for et stenmateriale. Denne lave densitet kombineret med den meget lille partikelstørrelse tillader, at vulkansk aske transporteres højt ind i atmosfæren ved et udbrud og transporteres lange afstande af vinden. Vulkanisk aske kan forårsage problemer i lang afstand fra vulkanudbruddet.

Vulkaniske askepartikler er uopløselige i vand. Når de bliver våde, danner de en gylle eller en mudder, der kan få motorveje og landingsbaner til at være glatte. Våd vulkansk aske kan tørre til en fast, betonlignende masse. Dette gør det muligt at tilslutte stormkloak og sætte sig i pelsen fra dyr, der er i det fri, når aske falder på samme tid som regn.

Vulkansk askekolonne: Udbrudssøjle af Mount St. Helens den 18. maj 1980. Denne eksplosive frigivelse frembragte en varm søjle med stigende tephra, vulkanske gasser og indesluttet luft, der steg op til en højde af 22 kilometer på mindre end ti minutter. Stærke fremherskende vinder transporterede asken mod øst ca. 100 kilometer i timen. På mindre end fire timer faldt aske på byen Spokane omkring 400 kilometer væk, og to uger senere havde udbrudskyen omkranser jorden. USGS-billede af A. Post.

Askudbrud og askesøjler

Nogle magmas indeholder enorme mængder opløst gas under meget høje tryk. Når der opstår en udbrud, frigøres pludselig det begrænsende tryk på disse gasser, og de ekspanderer hurtigt, farende fra den vulkanske udluftning og bærer små bit magma med sig. Grundvand i nærheden af ​​et magma-kammer kan blinkes i damp med det samme resultat. Disse er kilden til askepartikler for nogle udbrud. Den enorme mængde varm, flugtende, ekspanderende gas, der springer ud af ventilen, kan føre en udbrudssøjle med aske og varme gasser højt op i luften.

Det medfølgende billede viser en del af askesøjlen produceret ved udbruddet i maj 1980 af Mount St. Helens. I dette udbrud producerede den eksplosive frigivelse af varme vulkangasser i atmosfæren en søjle med stigende tephra, vulkanske gasser og indesluttet luft, der steg op til en højde af 22 kilometer på mindre end ti minutter. Derefter førte stærke fremherskende vinde asken mod øst med ca. 100 kilometer i timen. På mindre end fire timer faldt aske på byen Spokane omkring 400 kilometer væk fra ventilen. To uger senere var der ført støv fra udbruddet rundt om Jorden.

Mount St. Helens-udbrud var enestående i sin størrelse og intensitet. En mere typisk askefrigivelse vises på billedet øverst på denne side. I dette billede frigiver Cleveland Volcano, der ligger på Chuginadak Island i den alutiske ø-kæde i Alaska, en lille aske, der inden for få minutter løsner sig fra vulkanen og føres væk af vinden.

Vulkanisk ashfall kort: Kort, der viser den geografiske fordeling inden for De Forenede Stater med askefald fra udbruddet 18. maj 1980 af Mount St. Helens. USGS-billede. Større kort.

Asketykkelse: Asfaldaflejringer er generelt tykke og grove i partikelstørrelse nær vulkanen. Imidlertid bliver indskuddet på afstand tyndere og finere.

Askepume: En lang aske fra Chaitén Volcano i det sydlige Chile sprænges over hele kontinentet. Større billede.

Ash Plumes, Ashfalls og Ash Fields

Når asken frigives i luften af ​​en vulkan, har vinden en mulighed for at flytte den. Denne bevægelse, sammen med luftturbulens, arbejder for at fordele den ophængtede aske over et bredt område. Disse askeskyer, der flyttes af vinden, er kendt som aske. Et billede nedenfor viser en aske, der produceres ved udbruddet af Chaitén-vulkanen i det sydlige Chile den 3. maj, 2008. Denne blomme begynder i Chile, krydser Argentina og strækker sig hundreder af kilometer ud over Atlanterhavet og spreder sig, når den rejser.

Når en askeskum bevæger sig væk fra den vulkanske udluftning, har den ikke længere travlt med at undslippe gasser for at understøtte den. De ikke-understøttede askepartikler begynder at falde ud. De største askepartikler falder først ud, og de mindre partikler forbliver suspenderet længere. Dette kan frembringe en asfaldaflejring på jorden under askeskummen. Disse ashfallaflejringer er generelt tykkest nær udluftningen og tynde med afstand. Et kort, der viser askefordelingen fra 18. maj 1980-udbruddet af Mount St. Helens, vises på denne side.

Et askefelt er et geografisk område, hvor jorden er tæppet ved nedfaldet af en askeskum. Et billede nedenfor viser et askefelt øst for Chaitén-vulkanen i det sydlige Chile fra maj 2008. Den hvide bunddækning af aske kan tydeligt ses.

Askefelt: Et askefelt øst for Chaitén-vulkanen fra maj 2008. Større billede.

Virkningen af ​​vulkansk aske

Vulkanisk aske udgør adskillige farer for mennesker, ejendom, maskiner, samfund og miljø. Flere af disse er beskrevet nedenfor.

Indvirkning på menneskers sundhed:

Mennesker, der udsættes for at falde aske eller bo i det støvede miljø efter en ashfall, kan lide en række problemer. Luftvejsproblemer inkluderer næse- og halsirritation, hoste, bronkitislignende sygdom og ubehag under vejrtrækning. Disse kan reduceres ved hjælp af støvmasker med høj effektivitet, men udsættelse for asken bør om muligt undgås.

Langvarige problemer kan omfatte udvikling af en sygdom kendt som "silicose", hvis asken har et betydeligt silicaindhold. U.S. National Institute of Occupational Safety and Health anbefaler specifikke typer masker til dem, der udsættes for vulkansk aske. Enhver, der allerede lider af problemer som bronchitis, emfysem eller astma, bør undgå eksponering.

Tør vulkansk aske kan holde sig til et fugtigt menneskeligt øje, og de små askepartikler forårsager hurtigt øjenirritation. Dette problem er mest alvorligt blandt mennesker, der bruger kontaktlinser. Visse hudirritationer rapporteres af mennesker i områder med askefall; antallet af sager og deres alvorlighed er imidlertid lavt.

Novarupta ashfall: Satellitbillede af landskabet omkring Novarupta-vulkanen med asfaldkonturer og pyroklastisk strømningsområde i 1912-udbruddet vist som farvede linjer. Satellitbillede af J. Allen (NASA) ved hjælp af data fra University of Marylands Global Land Cover Facility. Kartografi af B. Cole,. Større billede.

Indvirkning på landbruget:

Kvæg har de samme øjen- og luftvejsproblemer, som blev beskrevet ovenfor for mennesker. Dyr, der foder ved græsning, kan blive ude af stand til at spise, hvis asken dækker deres fødekilde. De, der spiser fra en askedækket madkilde, lider ofte af en række sygdomme. Landmænd i askefaldsområder er muligvis nødt til at levere supplerende foder til deres dyr, evakuere dem eller sende dem til tidlig slagtning.

En askefald på kun få millimeter forårsager normalt ikke alvorlig skade på græsarealer og afgrøder. Dog kan tykkere askeophopninger beskadige eller dræbe planter og græsarealer. Tykke ansamlinger kan skade jorden ved at dræbe mikrofytter og blokere indtræden af ​​ilt og vand. Dette kan resultere i en steril jordtilstand.

Vulkanisk ashfall-skade: Bygninger beskadiget af en våd askefald. USGS-billede. Større billede.

Vulkansk aske: USGS-video, der forklarer virkningen af ​​vulkansk aske på flytrafikken.

Indvirkning på bygninger:

Tør ask vejer cirka ti gange tætheden af ​​frisk sne. En tyk askefald på bygningens tag kan overbelaste den og få den til at kollapse (se billede). De fleste bygninger er ikke designet til at understøtte denne ekstra vægt.

Umiddelbart efter et kraftigt askefall er et af de prioriterede job at rydde asken fra bygningernes tag. Hvis der falder regn, før asken fjernes, kan den optages af asken og øge vægten. Våd ask kan have en massefylde på tyve gange så stor som ny sne.

Vulkansk aske kan fylde tagrenderne på en bygning og tilstoppe udspringene. Asken alene kan være meget tung, og hvis den bliver våd fra regn, vil vægten ofte trække tagrender fra huse. Ask i kombination med vand kan være ætsende overfor tagdækningsmaterialer af metal. Våd ask er også en leder, og når den samles omkring de ydre elektriske elementer i en bygning, kan det føre til alvorlig personskade eller skade.

Klimaanlæg og luftbehandlingssystemer kan svigte eller blive beskadiget, hvis deres filtre er tilstoppede, eller deres ventilationsåbninger er dækket af vulkansk aske. Bevægelige dele på udstyr kan bæres hurtigt, hvis der slibes abe mellem dem.

Indvirkning på apparater:

Fin aske og støv kan infiltrere i bygninger og forårsage problemer med apparater. Slibeaske kan give usædvanligt slid på de bevægelige dele i elektriske motorer. Støvsugere, ovne og computersystemer er især sårbare, fordi de behandler masser af luft.

Mørke på grund af vulkansk asfald: Ask i luften kan blokere sollys og gøre områder under en askeskum mørke midt på dagen. Soufriere Hills vulkan, billede fra 1997. USGS image. Større billede.

Indvirkning på kommunikation:

Vulkanisk aske kan have en elektrisk ladning, der forstyrrer radiobølger og andre udsendelser transmitteret gennem luften. Radio-, telefon- og GPS-udstyr kan muligvis ikke sende eller modtage signaler med en vulkansk vulkan i nærheden. Asken kan også skade fysiske faciliteter såsom ledninger, tårne, bygninger og udstyr, der er nødvendige for at understøtte kommunikation.

Indvirkning på elproduktionsfaciliteter:

Vulkanisk aske kan forårsage en nedlukning af strømgeneratorer. Disse faciliteter er undertiden slukket for at undgå skader på asken. De kan forblive nede, indtil asken er fjernet. Dette beskytter vigtigt udstyr mod fiasko, men forstyrrer strømforsyningen for millioner af mennesker.

Vulkansk aske på biler ved Clark Air Base i Filippinerne efter udbruddet af Mount Pinatubo i 1991. Denne parkeringsplads ligger ca. 25 kilometer øst for udbruddet og modtog ca. 9 centimeter aske. USGS-billede af R.P. Hoblitt. Større billede.

Indvirkning på jordtransport:

Den første indflydelse på transporten er en begrænsning på synligheden. Asken fylder luften og blokerer for sollys. Det kan være så mørkt som natten midt på dagen. Asken dækker også vejmærkning. Bare en millimeter aske kan skjule midtpunktet og basislinjerne på en motorvej.

En anden indvirkning er på biler. De behandler enorme mængder luft, der vil indeholde vulkansk støv og aske. Dette bliver oprindeligt fanget af luftfilteret, men det kan hurtigt blive overvældet. Derefter går slibestøv ind i motoren for at skade omhyggeligt bearbejdede dele og tilstoppe små åbninger.

Vulkansk aske samles på forruderne i biler, hvilket skaber et behov for at bruge viskerne. Hvis viskerne bruges, kan den slibende aske mellem forruden og viskerne ridse i vinduet og nogle gange give en frostet overflade, som det er umuligt at se igennem.

Vulkanstøv og aske, der dækker veje, kan resultere i et tab af trækkraft. Hvis vejene bliver våde, forvandles den tørre aske til en meget glat mudder. Veje og gader skal skovles, som om en sne, der ikke smelter, er faldet.

Ashfall-lag på Filippinerne: A) Afsnit på Santo Tomas-flodbroen nord for San Narciso, Zambales; 32 km vest-sydvest for udluftning. Lag A er 8 mm aske i sandstørrelse; lag B er 4 mm for det meste fin ask. Bemærk svag normal klassificering af lag C og spredte grove sammenstød på aflejringsoverfladen.

B) Tephra-fall-aflejringer på uforbedret vej langs Marella-floden 10,5 km sydvest for udluftning. Lag A, ca. 4 cm tykt, består af grov aske og fine lapiller; lag B består af flere tynde lag med aske; lag C er 33 cm tykt og er det tykkeste afsnit af den klimafaktiske pimpsten-faldaflejring, der endnu er fundet. Vær opmærksom på normal klassificering generelt, men 2 cm pimpsten lapillus øverst til venstre. Lag D består af to 3- til 4 cm tykke senge med fin ask, der er adskilt med en seng af vandbearbejdet, pimpfisk aske.

C) Tephra-aflejringer på uforbedret vej ca. 9 km sydøst for udluftning, nordsiden af ​​Gumain-floden. Lag B er 23 cm tykt og består af adskillige graderede askebed; lag C er 31 cm tykt og har to zoner i nedre del med mindre fine askeovertræk.

D) Afsnit ved mundingen af ​​Pasig River canyon ca. 15 km øst for udluftning. Lag B er 10 cm tykt og lag C er ca. 18 cm tykt; bemærk askerige zoner, der skiller sig ud på grund af øget sammenhæng. USGS-billeder af W.E. Scott og J.J. Major. Større billede.

Indvirkning på lufttransport:

Moderne jetmotorer behandler enorme mængder luft. De trækker luft ind i motorens forreste og udtømmer den ud bagfra. Hvis vulkansk aske trækkes ind i en jetmotor, kan den opvarmes til temperaturer, der er højere end askens smeltetemperatur. Asken kan smelte i motoren, og det bløde klæbrige produkt kan klæbe fast på indersiden af ​​motoren. Dette begrænser luftstrømmen gennem motoren og tilføjer flyet vægt.

Vulkanisk aske har ført til motorfejl på nogle få fly. Heldigvis kunne piloterne lande sikkert med deres resterende motorer. I dag overvåges vulkaner for tegn på udbrud, og fly dirigeres rundt i områder, der kan indeholde luftbåret aske.

Vulkansk as ophængt i luften kan have en slibende virkning på fly, der flyver gennem den med hundreder af kilometer i timen. Ved disse hastigheder kan askepartikler, der påvirker forruden, sandblæse overfladen i en frostet finish, der tilslører pilots syn. Sandblæsningen kan også fjerne maling og pit metal på næsen og på forkanterne på vinger og navigationsudstyr.

I lufthavne opstår de samme problemer med landingsbaner, som man ser på veje. Markeringerne på landingsbaner kan dækkes med aske. Fly kan miste trækkraft ved landing og start. Og asken skal fjernes, før operationerne vender tilbage til det normale.

Den Internationale Civil Luftfartsorganisation erkendte behovet for at holde piloter og flyveledere informeret om vulkanske farer. For at gøre det arbejdede de sammen med regeringsorganer for at oprette flere vulkaniske askerådgivningscentre. Disse centre overvåger vulkansk aktivitet og rapporterer om aske i deres overvågningsområde.

Vulkansk aske: USGS-video, der forklarer virkningen af ​​vulkansk aske på flytrafikken.

Indvirkning på vandforsyningssystemer:

Vandforsyningssystemer kan påvirkes af askefald. Når et samfund anvender en åben vandforsyning, såsom en flod, reservoir eller sø, bliver den faldne aske et hængende materiale i vandforsyningen, som skal filtreres ud inden brug. Forarbejdning af vand med ophængt slibeaske kan ødelægge pumper og filtreringsudstyr.

Asken kan også forårsage midlertidige ændringer i vandets kemi. Ask i kontakt med vand kan sænke pH-værdien og øge koncentrationen af ​​ioner, der udvaskes fra askematerialet. Disse inkluderer: Cl, SO₄, Na, Ca, K, Mg, F og mange andre.

Indvirkning på spildevandssystemer:

Ask, der falder på byens gader, kommer øjeblikkeligt ind i stormkloaksystemet. Hvis aske-ladet kloakvand behandles, kan den ophængt aske overbelaste udstyr og filtre og forårsage beskadigelse af pumper og ventiler. Det bliver også et bortskaffelsesproblem. Mudder eller gylle af aske kan hærde til et materiale, der ligner beton.

Planlægning af vulkansk aske

Samfund, der er beliggende nær eller medvind for vulkaner med potentiale til at producere askeudbrud, bør overveje den potentielle indvirkning af vulkansk aske og planlægge måder at håndtere den på og minimere dens påvirkning. Det er meget lettere at blive uddannet om et problem og gribe ind på forhånd, end det er at stå over for et enormt problem uden advarsel.