Прогноз вулканических извержений

Катастрофические извержения вулканов (Везувий, Мон-Пеле, Санторин) сопровождаются большими жертвами среди населения. Можно ли каким-то образом предвидеть начало извержения и заранее эвакуировать людей, проживающих в зоне риска? На этот вопрос в наше время можно ответить утвердительно. Предвестниками извержения являются вулканические землетрясения, которые связаны с пульсацией магмы, продвигающейся вверх по подводящему каналу. Специальные приборы — наклономеры — регистрируют изменение наклона земной поверхности вблизи вулканов. Перед извержением меняются местное магнитное поле и состав вулканических газов, выделяющихся из фумарол. В районах ак­тивного вулканизма созданы специальные станции и пункты, в которых ведутся непрерывное наблюдение за спящими вулканами, чтобы вовремя предупредить население об их пробуждении.

Иногда извержения начинаются неожиданно. Большинство опасных вулканов находится под постоянным пристальным наблюдением. На вулканических территориях, как правило, действует целый ряд вулканических станций. Как и для землетрясений, составляются карты вулканической опасности (риска). Подробная карта такого рода составлена для Камчатки в РФ, для Гавайских островов и района Каскадных гор в США. В нашей стране непосредственное наблюдение за вулканами осуществляется институтом вулканологии Дальневосточного отделения АН РФ.

Для прогноза будущих извержений вулканов используются две группы методов. Первые не требуют сложных приборов и основаны на изучении жизни самого вулкана. Одни вулканы извергаются с определенными интервалами времени, другие свое пробуждение знаменуют звуковыми эффектами.

Другую группу составляют методы, требующие сложных статистических вычислений и исследования признаков готовящегося извержения с помощью точных приборов. Вокруг опасных вулканов размещены сейсмические станции, регистрирующие толчки. Когда лава расширяется на глубине, заполняя трещины, это вызывает сотрясение земной поверхности. Землетрясения с очагами под вулканами являются надежным признаком готовящегося извержения.

Широко используется и является наиболее надежным метод прогноза вулканических извержений на основе измерения наклона земной поверхности вблизи вулкана. Изменение наклона поверхности часто показывает, что готовится извержение. По скорости нарастания изменений можно вычислить примерное время извержения вулкана.

Новый метод прогноза вулканических извержений — аэрофотографирование вулканов в инфракрасных лучах — позволяет определить нагревание земной поверхности и подъем горячих расплавов.

Поведение воды в кратере также служит надежным показателем готовящегося извержения. Иногда температура воды повышается до кипения, иногда она перед извержением меняет свой цвет (становится бурой или красноватой).

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

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

Краткосрочный прогноз — наиболее точный для всех вулканов. Вывод о времени предстоящего извержения делают на основе совокупности результатов всех существующих методов.

Физической основой краткосрочного прогноза является постепенное и непрерывное возрастание давления в магматическом очаге и выводном канале вулкана перед извержением. Возрастание давления в выводном канале вызывает напряжения и упругие деформации в окружающих его твердых породах, изменение их физических свойств, что неизбежно отражается в физическом поле в районе вулкана. Установления закономерностей связи изменений физического поля вулкана с его деятельностью и непрерывные наблюдения за этими изменениями и составляют суть краткосрочного прогноза извержений.

К характерным явлениям, предваряющим извержения, относятся: деформации земной поверхности, вулканические землетрясения, изменения гравитационного, магнитного и электрического полей в окрестностях вулкана, разогрев вулкана, изменение температуры и химического состава фумарольных газов и вод горячих источников.

Наиболее перспективными считаются методы краткосрочного прогноза, основанные на наблюдениях за вулканическими землетрясениями, деформациями земной поверхности и газогидрохимическими явлениями на вулканах. С 80-х гг. на Камчатке развиваются также аэрофотограмметрические методы прогноза вулканических извержений.

Для прогноза необходим реальный мониторинг сейсмологической ситуации на действующих вулканах. На Камчатке инструментальные сейсмологические наблюдения были начаты вблизи вулкана Ключевский в 1946 г. Система сейсмологических наблюдений постоянно расширялась и совершенствовалась. В 70-е годы была создана сеть радиотелеметрических сейсмических станций на вулканах Авачинской группы, в 80-х годах — в районе Северной группы вулканов, на вулканах Горелом и Карымском. В 90-х годах на Камчатке осуществлялся сейсмический мониторинг наиболее опасных вулканов и проводилась аэрофотограмметрическая съемка всех действующих вулканов.

Долгосрочный прогноз может быть выполнен с достаточной точностью лишь для тех вулканов, в деятельности которых существует определенная периодичность. Для остальных вулканов этот прогноз не является точным, а лишь позволяет установить причинно-следственные связи в тектонической деятельности в каком-либо определенном районе. На основе подобных расчетов можно получить вероятностные характеристики, которые являются важными данными для краткосрочного и среднесрочного прогноза.

Среднесрочный прогноз является достаточно точным для вулканов с определенной периодичностью активности. Для других вулканов он позволяет лишь сделать вывод о том, что в определенном месте готовится извержение. Для прогноза используются методы, основанные на показаниях сейсмографов, установленных вблизи вулкана, приборов, измеряющих изменение наклона земной поверхности, а также на постоянных аэрофотографических наблюдениях.

Стратегия развития прогнозных исследований заключается в следующем. Мониторинг действующих вулканов для прогноза основных взрывных событий остается основной серьезной проблемой вулканологии.

Если вдруг заговорит потухший вулкан, рядом с которым находится город или поселок, последствия могут быть трагичными.

В отношении каждого вулкана, который в историческое время проявил активность, нужно предполагать, что он может извергаться снова. Историческое время не для всех частей Земли одинаковое: для Месопотамии, например, оно не менее 5000 лет, а для Антарктиды — всего несколько десятков лет.

Вулканологи сходятся на том, что если вулкан не извергался 1—2 млн лет, то, вероятнее всего, он извергаться не будет. В этом случае необходимо изучать геологические особенности территории.

Необходимо также наблюдать и за якобы потухшими вулканами, и при малейшем подозрении на извержение оповещать об этом население близлежащих районов.

Положительным является то, что на многих вулканах перед извержением наблюдаются значимые изменения в геофизических и геохимических полях, однако при этом отсутствуют уникальные и простые законы прогноза, которые бы были определены из данных, собранных вулканологами.

Среди причин слабого понимания физических и химических процессов, приводящих к извержению, называется тот факт, что адекватный мониторинг проводится на очень небольшом числе активных и потенциально активных вулканов мира.