1991年4月3日、アエタ族の村に拠点を置く宣教師、シスターエマフォンデヴィラ。フィリピンのルソン島にあるピナツボ山の山は、村人のグループを率いて、フィリピン火山地震研究所（PHIVOLCS）の科学者と会いました。フォンデヴィラと村人たちは、山の北西側での一連の蒸気噴火について科学者たちに話しました。
次に展開されるものは、歴史を変えるでしょう。どういうわけか、深刻な可能性に反して、科学者たちは、ピナツボの影に住む65,000人以上の人々を避難させるよう当局に説得しました。彼らのたゆまぬ努力は、大規模な火山噴火の最も成功した危険軽減努力の1つとして立っています。
6月15日午後1時42分頃。現地時間に、ピナツボ山が噴火しました。これは、1912年のアラスカのノバルプタ以来最大の火山爆発です。その灰の雲には5立方キロメートルの物質が含まれており、高さは40キロメートルになりました。台風の通過と同時に大雨が降ったため、火山灰、泥、ラハールと呼ばれる火山の残骸が勢いよく流れ、町を平らにし、ジャングルを壊し、水田やサトウキビ畑を窒息させました。また、水は降灰と混ざり合ってセメントのような物質を作り、多くの建物が重さから陥没しました。 350人以上が噴火中に亡くなりましたが、そのほとんどが屋根の崩壊によるものでした。
ピナツボからの影響は、25年前のその日に終了しませんでした。灰プルームからのガスは気象パターンを混乱させ、翌年の地球温暖化の影響を弱めました。大雨の後に山を駆け下りることができるラハールは、10年以上後も周囲の人々に脅威を与え続けました。
ピナツボの噴火は、文字通り、比喩的に地面を打ち破りました。ピナツボが火山災害へのアプローチと学習の方法を変えた8つの方法は次のとおりです。
火山の歴史に関する最初の迅速な科学的評価
ピナツボがゴロゴロ鳴り始めると、PHIVOLCSは3つの地震計を設置しました。その北西の側面。米国地質調査所（USGS）の科学者（調査の火山災害援助プログラム（VDAP）の一部）が4月23日に到着した後、彼らは火山から1〜19km離れた場所に7つのステーションからなる地震ネットワークを構築しました。 5月中、地震計は1日あたり少なくとも200回の小さな地震を記録しました。
元々煙突からの放出を監視するために開発されたヘリコプター搭載分光計は、ベントからの二酸化硫黄放出の劇的な増加を追跡しました。マグマが火山内で上昇するにつれてガスが逃げるため、傾斜計で測定された地震活動と変形の増加とともに、マグマの移動のこの兆候により、科学者は噴火が差し迫っていると信じるようになりました。
しかし、科学者は大きな問題に直面しました。彼らは、ピナツボ山の噴火の歴史について、それが爆発する前に、可能な限り多くを学ぶのにほんの数週間しかありませんでした。それに加えて、火山に関するベースライン情報は存在しませんでした。ただし、1980年代に原子力発電所の候補地としてこの地域を調査したときの炭素の日付を除いて、地質学者でVDAPチームのメンバーであるジョンエワートは次のように述べています。フィリピン。
VDAPチームが最初に行ったことの1つは、スミソニアン博物館のグローバル火山プログラムの活火山のカタログを調べることでした。当時、ピナツボ山はその中には含まれていなかった、とEwert氏は語った。
VDAPの科学者はすぐに無駄になりました。彼らは、火山のすべての側面を取り巻く古代の火砕流とラハールの層を研究しました。彼らは木炭のサンプルを収集し、日付を記入しました。彼らは火山の周りをヘリコプターで飛んで、過去の流れの範囲をマッピングし、露頭を訪れました。
科学者たちは、火砕流が「尾根の高いところ、またはすべてを遮っていたであろう尾根の上に」現れたのを見ました。フィリピンのVDAPチームの一員であった火山学者のクリスニューホールはEosに語った。観測により、差し迫った噴火がどれほど大きくなる可能性があるかが確認された。
これらの研究から、科学者たちは考え出した。火山は過去5000年間に少なくとも6回の噴火期間に爆発し、活動の短いバーストとそれに続く長く静かな期間が続いたことがわかりました。最新の噴火は500年前に発生しました。さらに、周辺の村は古い火砕流と泥流に基づいて建設されました。
最初の動員による広範囲の避難
6月初旬までに、二酸化硫黄の排出量は1日あたり約250トンに急減しました。科学者たちは、これは、粘性のある上昇するマグマが、閉じた亀裂をつまんだか、冷却して揮発性物質を失ったことを意味し、いずれにしてもガスが逃げるのを防いだと考えました。
同じ頃、ピナツボ内の地震の強さと持続時間は増加しました。 6月初旬、群発地震は火山の北西から山頂の真下に移動しました。 6月7日には溶岩ドームが浮上し始め、6月10日には二酸化硫黄の排出量が1日あたり13,000トン以上に急増しました。次の数日間、爆発（高さ24 kmまでの火山灰と破片の柱が発生するものもありました）が火山を揺さぶりました。
これらの兆候は、火山が吹き飛ばされようとしていたことを示しています。しかし、科学者はどうやって火山の周りに住む100万人近くの人々に、避難する必要があるかもしれないと納得させることができるでしょうか？
危険性は高かった：ちょうど6年前、コロンビアのネバドデルルイスが噴火し、23,000人以上が死亡した。 。科学者と地方自治体の間の「コミュニケーションの崩壊」は部分的に責任があるとEwertは言いました。
わずか数週間で、PHIVOLCSとVDAPの科学者は、火山の噴火の歴史について収集したすべてのデータを解釈する必要がありました。簡単な警告スキームに成形します。このスキームは、効果的で消化しやすいものでなければなりませんでした。火山の周りに住む何万人もの人々が、いくつかの異なる方言や異なる言語を話し、避難するよう説得するのに十分でした。
障害は言語だけではありませんでした。「フィリピンに到着したときの最大の課題の1つは、実際に人々を火山であると納得させることでした」とEwert氏は述べています。多くの地元の人々は、PHIVOLCSとUSGSの両方の科学者が金銭的利益や政治的理由で嘘をついていると非難しました。
チームは粘り強く、都市、町、小さな村の地元の指導者を集めて危険を説明し、質問に答えました。この教育キャンペーンの一環として、破壊的な灰の流れ、火山の泥流、降灰、地滑り、溶岩流などを描いたネバドデルルイスの悲劇からの恐ろしいビデオ映像を見せました。科学者たちは危険を誇張することを懸念していましたが、最終的には「人口を目覚めさせるには強力な画像が必要であると判断しました」と1996年にPHIVOLCSとUSGSの科学者は述べました。
ここに科学者ハザード軽減の強力な教訓を学びました。Ewertが説明したように、「世界の他の場所で起こったことを人々に示すことは、科学者が群衆の中に立って、解釈的なダンスと手のジェスチャーでそれを説明しようとするよりもはるかに効果的でした。」
6月初旬までに、当局は、クラーク空軍基地のアメリカ軍人とスービック湾の米海軍基地を含む、この地域に住む25,000人の避難を呼びかけた。 「6月14日までに推奨される避難半径は30キロメートルで、おそらく40万人に適用されたでしょう」とニューホール氏は述べています。火山噴火の前にこれほど広範囲の避難が試みられたことはかつてありませんでした。
6月15日に火山が噴火し、科学者と公務員は65,000人以上の人々に避難を説得しました。350人以上が噴火中に死亡しましたが、USGSとPHIVOLCSは、避難努力により5000人から20,000人の命が救われたと推定しています。
効果的なコミュニケーションの重要性
1991年、科学者は本の中の情報を調べ、コピーを作成し、情報を相互にファックスする必要がありました。 GPSとデータが衛星経由で送信される前の時間。スマートフォンはサイエンスフィクションでした。
24時間のニュースサイクルがない時代には、PHIVOLCSとUSGSの科学者は地元の人々に分単位で提供することができませんでした。細かい更新、日々の更新ははるかに少なく、噂は広まりました。これらの噂の1つは、噴火後に3マイルの長さの亀裂が形成され、近くの都市オロンガポがすぐに巨大な側火山に襲われると主張しました。
「携帯電話は、長い間、簡単に役立ちました。バッテリーが長持ちしたので」とPHIVOLCSとUSGSの科学者は1996年に振り返りました。「しかし、カルデラがすでに形成されており、噴火のクライマックスがおそらく過ぎ去ったことを国に伝えることができたのは、6月16日まででした。」
今日の高度なツールは役に立ちましたが、「最後に、自然災害の軽減を成功させるには、科学者と公務員が互いに、そして一般の人々とコミュニケーションをとるのにどれだけ効果的であるかにかかっています」とEwertはEosに語りました。
複数の噴火の引き金の新しい理解マグマの種類
爆発後、冷却された溶岩の調査により、噴火にはさまざまな種類のマグマが混在していることが明らかになりました。これは、以前に見られたが完全には理解されていない現象です。科学者たちは混合マグマの噴火に気づいていましたが、何がそれらを引き起こしたのかはわかりませんでした。
マグマは、他の特性の中でも、含まれるシリカの量と粘性を区別するタイプに分類できます。ハワイのような玄武岩質の火山は、粘性の低い「ラニー」マグマプールを持っています。デイサイトまたは流紋岩でできた珪質マグマは、粘着性があり、粘性が高くなります。減圧すると、より爆発的に噴火するよりも多くのガスを保持します。
ピナトゥボが爆発した後の溶岩堆積物の研究は、何か奇妙なことを明らかにしました。マグマが1つのソースから来た場合、通常は共存しない鉱物が並置されていたとニューホールは説明しました。噴火前の最初は玄武岩とデイサイトの混合物でしたが、噴火の終わりまでに、マグマは完全にデイサイトになりました。
玄武岩マグマはデイサイトよりも密度が高いため、密度だけに基づいて、「玄武岩はデイサイトの下に閉じ込められた」とニューホールは言った。代わりに、それはデイサイトに上昇し、それと混合されました。しかし、どのように？
まず、新鮮で水が豊富でかなり高温の玄武岩が冷たいデイサイト貯水池にぶつかると、玄武岩が結晶化したとニューホールは説明しました。これにより、玄武岩の水とその他の溶存ガスが残りの溶融物に押し込まれました。ニューホール氏は、揮発性物質は閉じ込められたままではなく、溶融物から逃げ出し、「玄武岩質マグマ全体の密度を低下させる小さな泡を形成した」と述べた。「それで、それは浮力があり、上昇して少量のデイサイトと混合した。
得られたスラリーは周囲よりも密度が低いため、上昇を続け、最初に噴火しました。最終的に、デイサイト自体が十分に加熱されて地表に上昇し、噴火しました。
このマグマの混合は、深部長周期（DLP）地震と呼ばれる微妙にゴロゴロと鳴る地震として現れました。長期間の地震は、マグマが周囲の岩石に侵入していることを示していますが、科学者は10km未満の深さでこれらのイベントをより頻繁に観察していました。ピナツボ山以前は、DLP地震はほとんど観測されておらず、完全には理解されていませんでした。
現在、DLP地震は「目覚めている火山があれば、私たちが探しているものです」とEwert氏は述べています。火山の配管内の動きの手がかり。
岩石の研究よりも多くのガスが噴出することを発見
ピナツボまで、科学者たちは火山の噴火が放出したガスの量、主に水を想定していました。蒸気、二酸化炭素、二酸化硫黄は、噴火したマグマの量と、マグマの温度に応じてガスがマグマ内で到達できる飽和レベルによって左右されました。この情報の収集には、噴火後の冷却された溶岩の結晶の調査が含まれます。 。
しかし、科学者がピナツボで排出量を直接研究して見つけたのは、「大気中に排出された硫黄ガスは、説明できるよりはるかに多かった」ということでした。結晶を研究することによって」とEwertは言いました。これは、水蒸気と二酸化炭素の排出量（排出量を支配するガス）も科学者の予想を上回っていたことを意味します。
ピナツボ以前は、マグマに溶解できないガスは通気孔から逃げると考えていました。表面に。しかし、衛星分光計で測定したところ、爆発によってなんと17メガトンの二酸化硫黄が放出されました。これは、大量のガスが泡として蓄積し、マグマ溜りに残る可能性があることを意味していると、ニューホールは説明しました。
この過剰なガスは噴火をより爆発的にするため、ピナツボにはそのような遊離ガスが必要な場合もあります。 -噴火のように、ニューホールは言った。揮発性物質がすでに過剰になっている場合は、圧力が低下するとすぐに膨張し、溶融物を介して拡散するのを遅らせることはありません。
マグマが過剰なガスを保持できることを知っていると、予測作業に役立ちます。たとえば、前回の噴火以降に火山が塞がれていて、深部から新鮮なマグマとガスが継続的に再充填されている場合、科学者は噴火間の時間を調べて、火山が特に爆発するのに十分な過剰ガスを蓄積しているかどうかを判断できます。
大気循環に関する詳細の照明
噴火前と噴火中に放出された二酸化硫黄の総量は、1883年のクラカタウ以来成層圏に最も深刻な影響を及ぼしました。形成された硫黄エアロゾル二酸化硫黄は3週間以内に地球を一周し、3年間大気中にとどまり、その間に地球全体を0.5℃冷却するのに十分な日光を反射しました。
ただし、次の冬の間、ヨーロッパは驚くほど暖かい気温を経験しました。この冬の温暖化は、1982年のメキシコのエルチチョナルのように過去の火山噴火の後で観察されていませんでした。何が起こっているのでしょうか？
大気循環モデルとコンピューターシミュレーションを使用して、ピナトゥボの硫黄エアロゾル雲がどのように移動したかを研究します。メキシコのニューブランズウィックにあるラトガーズ大学の大気科学者であるアランロボック氏は、地球上で、硫酸エアロゾルが下から熱を吸収しながら外向きに太陽光を反射し、対流圏を冷却し、下部成層圏を加熱することを発見しました。
この温度勾配は、北極圏を周回する風のパターンである北極圏の振動を強化しました。その強い段階では、北極振動は海から暖かい空気を引き込み、北ヨーロッパを加熱し、地球の周りを流れる風の「川」である世界のジェット気流を北にシフトします。
シフトされたジェット気流は許可されましたロボック氏によると、冬の間は北半球に暖かい風が吹き、ジェット気流が波のように流れるため、ヨーロッパが南から暖かい空気を受け取っている間、中東は北から冷たい空気を受け取り、エルサレムに最悪の吹雪をもたらした40年後。
「ピナツボの噴火の時、誰も冬の温暖化について知りませんでした」とロボックは言いました。モデリングの進歩に加えて、ピナツボ火山の噴火による高度に監視された大気の影響を武器に、大気科学者は次の大噴火の地球規模の影響を予測する準備ができているとロボックは付け加えました。
人間が地球温暖化を引き起こす強化された事例
この噴火は、温室効果ガスの人間による排出が少なくとも過去60〜70年間の温暖化のせいであると科学者が明確に宣言するのに役立ちました。
科学者は、ピナツボの噴火から発生した硫黄エアロゾルを次のように追跡しました。彼らは世界中を旅しました。爆発後2年間、ピナツボの大気への注入を含む気候モデルによって予測されたように、表面温度は低下しました。冷却エアロゾルが大気から放出されると、気温は再び上昇しました。
ピナツボは、ある意味で、モデルをテストおよび較正するための自然気候実験として機能しました。科学者たちは、観測された火山の排出量を、温室効果ガスの人為的排出の有無にかかわらず、気候変動モデルに組み込んだ。ロボック氏は、火山噴火のみを含むシミュレーションでは、過去60〜70年間の一貫した温暖化は見られなかったと説明しました。
この観察結果は、気候科学者がモデルをさらに研ぎ澄まし、人間と彼らが毎年大気中に送り出す前例のない量の温室効果ガスは、温暖化する気候のせいです。気候変動に関する政府間パネルは、これらの新しくシャープ化されたモデルを使用して、気候変動の人間活動への帰属をさらにサポートすることができました。
地球工学に対する議論の重要性
一部の科学者は示唆しています気候変動の影響を打ち消すために私たち自身の大気をハッキングしましたが、ピナツボの噴火は、そのような直接操作を制御できるかどうかについて大きな懸念を引き起こしました。 「地球工学」として知られるこれらの方法の1つは、火山の噴火と同じように二酸化硫黄粒子を大気中に注入することです。
ロボックや他の科学者は、この種の注入が悪影響をもたらすことに同意しています。その結果、大気のオゾン層が破壊され、危険な紫外線が地球に当たるのを防ぎます。
成層圏に新たに注入された二酸化硫黄が水と接触したときに生成される硫酸粒子の雲が、オゾンの表面を提供します。 -破壊的な化学反応が起こります。噴火後2年間で、大気中のオゾン破壊が加速し、南半球のオゾンホールが「前例のないサイズ」に拡大しました。
ロボックは、地球温暖化を止めるには、人間が注入する必要があると述べました。毎年1億トンの二酸化硫黄が大気中に放出されます。これは、年間約5回のピナツボ火山の噴火に相当します。科学者は一般に、地質工学の結果はリスクが高すぎて試みることができないことに同意しています。二酸化炭素の排出量を削減する方が安全で実用的です。化石燃料を地面に置いておいてください」とロボックは言いました。
Pinatubos Legacy
1996年、USGSとPHILVOLCSの科学者はこの冷静なリマインダーを書きました。要因が異なっていたとしたら、ピナツボ山で災害が回避されなかった可能性があります。「後から考えると、危険を誇張することについてはあまり心配せず、避難の準備を早めることについてもっと心配する必要がありました。ピナツボはほとんど追い越しました。」
現在のところ、ピナツボ山は比較的静かで、25年前に爆発する前よりも約300メートル短くなっています。次の25年でピナツボに何がもたらされるでしょうか？
— JoAnna Wendel、スタッフライター、Mohi Kumar、科学コンテンツ編集者、Eos.org