Методы прогнозирования извержений вулканов

В наше время, несмотря на весь технический и научный прогресс, все еще открытым остается вопрос прогнозирования извержений вулканов. Учеными-сейсмологами выдвинуты и продолжают выдвигаться различные теории о способах прогнозирования природных катастроф, которые, зачастую, отличаются друг от друга и порой являются весьма противоречивыми.

Прогнозы не всегда сбываются, хотя они и являются достаточно точными. Сказываются изменения физических свойств горных пород, которые распространяются по весьма обширной территории планеты. Эти изменения легко улавливаются современной аппаратурой, но главной трудностью является установление времени события, так как тревожные сигналы о катастрофах в отдаленных районах, поступают лишь тогда, когда уже поздно что-либо предпринять.

Случается, что неправильно выбранный метод прогнозирования приводит к непредвиденным печальным событиям. Историческими примерами являются извержения вулканов в 1951г. на Новой Гвинее и в 1956г. на Камчатке, которые считались до этого потухшими. Метод, выбранный тогда для прогнозирования, был основан на анализе периодичности предыдущих катастроф и «не предвещал никакой беды».

Реалии таковы, что прогноз вулканической деятельности – довольно трудоемкое и дорогостоящее мероприятие, хотя, конечно же, это не сравнимо с тем материальным ущербом, который наносят извержения вулканов жителям региона и экономике страны в целом.

Стремление к решению задачи точного прогнозирования толкает многих ученых к расширению своих познаний в других сферах науки. Так, германский доктор Р. Томашек установил взаимосвязь между природными катастрофами и определенным расположением планет Солнечной системы.

Учёные начали учитывать влияние внешних процессов за пределами вулканов и прилегающих к ним территорий. Благодаря этому было выявлено (хотя до сих пор слабо изучено), что извержение некоторых вулканов совпадает во времени с климатическими изменениями или с действием земного прилива. Так, вулкан в Чили начал извергаться в 1960 г. через 48 часов после того, как произошло сильное землетрясение, эпицентр которого находился на расстоянии 300 км от вулкана.

Были выявлены и другие параметры, свидетельствующие о потенциальных извержениях: повышение температуры горных пород и природных вод, изменение состава газов. Для этих целей используется аэрофотосъемка в чувствительных к температуре инфракрасных лучах.

Примером эффективного использования этого метода является извержение вулкана на Филиппинах в 1965 г: благодаря ему удалось обнаружить повышение температуры воды в кратерном озере и предотвратить множество смертей в регионе извержения вулкана.

Поведение воды в кратере также может служить надежным показателем готовящегося извержения. Иногда температура воды повышается до кипения, а иногда незадолго до извержения она меняет свой цвет (становится бурой или красноватой). Перед извержением часто увеличивается концентрация серосодержащих газов и паров хлористоводородной кислоты, в то время как проценты водяных паров уменьшаются. 

Оправдывает себя и метод изучения изменения магнитного поля. На Камчатке в 1966 г. за 12 ч до извержения напряженность магнитного поля ослабевала, а за несколько месяцев до извержения менялась и его ориентация.

Целесообразно также осуществлять контроль параметров в промежутки времени вблизи моментов прохождения Землей афелия (наиболее удалённой от Солнца точки орбиты планеты) и перигелия (ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты) своей орбиты. При этом желательно, чтобы длительность этих промежутков времени составляла две недели до и две недели после прохождения Землей афелия и перигелия.

Повышения точности прогноза можно достигнуть, если в указанные промежутки времени дополнительно осуществлять контроль широты Луны и в моменты максимальных значений широты прогнозировать максимальную вероятность извержения вулкана.

В этом случае возможно сократить длительность наиболее активного контроля параметров до трех дней до и трех дней после момента прохождения Луной точки максимального отклонения от плоскости Эклиптики (видимого годового движения Солнца).

Нагревание приводит к размагничиванию пород, если температура магнитных минералов превышает точку Кюри. Это воздействие можно контролировать проведением наземной магнитной съемки. Значительные потери намагниченности горных пород были зарегистрированы перед извержением вулкана Осима в Японии, магматический очаг которого располагался относительно неглубоко. На гавайских же вулканах, которые питаются магмой из более глубоких очагов, магнитных эффектов обнаружено не было.

Виды прогнозов вулканической деятельности.

С практической точки зрения прогнозы вулканической деятельности делятся на долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные.

Долгосрочный прогноз является точным лишь для вулканов, извержения которых происходит примерно с одинаковой периодичностью. Для остальных вулканов этот прогноз позволяет установить причинно-следственные связи в тектонической деятельности, а также получить вероятностные характеристики, которые являются важными данными для краткосрочного и среднесрочного прогноза.

Среднесрочный прогноз позволяет лишь сделать вывод о том, что в определенном месте готовится извержение. Для таких прогнозов используются методы, основанные на показаниях сейсмографов, установленных вблизи вулкана. Полученные данные сравнивают с их критическими значениями, после которых извержение вулкана наиболее вероятно. А величину отклонения текущего значения от критического используют для определения степени вероятности извержения вулкана на протяжении промежутков времени, определяемых по астрономическим показателям, отражающим величину гравитационной составляющей вулканической деятельности.

Краткосрочный прогноз – наиболее точный. Для его определения используют всю совокупность методов, использующих различные показатели (среди которых возрастание давления в магматическом очаге и выводном канале вулкана), устанавливаются закономерности связей изменений физического поля вулкана с его деятельностью. Непрерывные наблюдения за этими и другими изменениями составляют суть краткосрочного прогноза извержений вулканов.

Прогноз извержений базируется на двух группах методов. Первые основаны на изучении жизни самого вулкана: отдельные вулканы извергаются с определенными интервалами времени, другие свое пробуждение знаменуют звуковыми эффектами; знание вулканов может помочь в предупреждении извержений. Другую группу методов составляют сложные статистические вычисления и исследования признаков готовящегося извержения с помощью точных приборов. Вокруг опасных вулканов размещают, как правило, сейсмические станции, регистрирующие толчки. Когда лава расширяется на глубине, заполняя трещины, это вызывает сотрясение земной поверхности. Землетрясения с очагами под вулканами являются, таким образом, надежным признаком готовящегося извержения.

Надежным является метод прогноза вулканических извержений на основе измерения изменений наклонов земной поверхности вблизи вулкана. Изменение наклона показывает, что готовится извержение. По скорости нарастания изменений можно вычислить примерное время извержения.

Перед извержением должны переместиться вверх миллионы тонн расплавленной породы и важно отслеживать эти малейшие движения.

Практически это можно осуществить двумя путями: измерением небольших поверхностных смещений и сейсмической регистрацией толчков и сотрясений от глубинных подвижек. Магма образуется в земной коре на значительной глубине, а затем движется вверх благодаря своей пониженной плотности по сравнению с окружающими более холодными твердыми породами. Перед самым извержением приближение магмы к земной поверхности вызывает ее подъем и приподнимает купол вулкана. Это можно обнаружить детальными измерениями превышений и расстояний между точками на участке поднятия, а также определением углов наклона местности.

Последняя операция проводится с помощью особых приборов - наклономеров, которые представляют собой заполненные жидкостью трубки, соединяющие два резервуара. Наклономеры просты в обращении, дешевы, высокочувствительны и позволяют определять изменение углов наклона с погрешность до одной миллионной доли градуса.

Что касается мелких землетрясений, обнаруживаемых стандартными сейсмографами, то они сигнализируют о движения магмы в вулкане. Так, множество слабых толчков в течение 16 лет ощущалось в районе вокруг Везувия (Италия), извержение которого произошло в 79 г. н. э. А в то время еще не знали, что увеличение частоты толчков - один из наиболее надежных предвестников вулканических извержений.

Но, не взирая на все перечисленные методы и их использование, весь накопленный учеными опыт по прогнозированию извержений вулканов на сегодняшний день не является точной наукой и требует ещё много наработок в этом направлении.