La 3 aprilie 1991, sora Emma Fondevilla, o misionară cu sediul într-un sat nativ Aeta de pe flancuri din Muntele Pinatubo, pe insula filipineză Luzon, a condus un grup de săteni să se întâlnească cu oamenii de știință de la Institutul filipinez de vulcanologie și seismologie (PHIVOLCS). Fondevilla și sătenii le-au spus oamenilor de știință despre o serie de erupții cu aburi pe partea de nord-vest a muntelui.
Ceea ce ar fi urmat ar schimba istoria. Cumva, împotriva șanselor severe, oamenii de știință i-au convins pe oficiali să evacueze peste 65.000 de oameni care trăiesc în umbra lui Pinatubo. Eforturile lor neobosite reprezintă unul dintre cele mai reușite eforturi de atenuare a pericolelor unei mari erupții vulcanice.
Pe 15 iunie la aproximativ 13:42 ora locală, Pinatubo a erupt – cea mai mare explozie vulcanică de la Novarupta din Alaska în 1912. Norul său de cenușă conținea 5 kilometri cubi de material – înălțat la 40 de kilometri înălțime. Deoarece un taifun care trecea a adus simultan ploi abundente, fluxuri rapide de cenușă, noroi și resturi vulcanice numite laharuri s-au năpustit pe vulcan, aplatizând orașele, zdrobind prin junglă și sufocând orezări și câmpuri de trestie de zahăr. Apa s-a amestecat și cu cenușa care cade, creând o substanță asemănătoare cimentului și multe clădiri au cedat din greutate. Peste 350 de persoane au murit în timpul erupției, majoritatea din cauza acoperișurilor prăbușite.
Efectele de la Pinatubo nu s-au încheiat la acea dată acum 25 de ani. Gazul din cenușa de cenușă a împins tiparele vremii și a diminuat efectele încălzirii globale pentru anul următor. Lahar-urile, care pot alerga pe un munte după ploi abundente, au continuat să reprezinte amenințări pentru populațiile din jur mai mult de un deceniu mai târziu.
Erupția lui Pinatubo a început teren, la propriu și la figurat. Iată opt moduri prin care Pinatubo a schimbat modul în care ne apropiem și învățăm din pericolele vulcanice.
Prima evaluare științifică rapidă a istoriei unui vulcan
Odată ce Pinatubo a început să bubuie, PHIVOLCS a instalat trei seismometre pe flancul său nord-vestic. După ce oamenii de știință ai US Geological Survey (USGS) – parte a programului Survey’s Volcano Disaster Assistance Program (VDAP) – au ajuns pe 23 aprilie, au înființat o rețea seismică de șapte stații situate între 1 și 19 kilometri distanță de vulcan. Pe tot parcursul lunii mai, seismometrele au înregistrat cel puțin 200 de cutremure mici pe zi.
Un spectrometru montat pe elicopter – un dispozitiv dezvoltat inițial pentru a monitoriza emisiile din coșurile de fum – a urmărit creșteri dramatice ale emisiilor de dioxid de sulf din gurile de aerisire. Gazul scapă pe măsură ce magma se ridică în interiorul unui vulcan, așa că acest semn al magmei în mișcare, alături de creșterea seismicității și deformării măsurate de inclinatoare, i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că o erupție era iminentă. Avuseseră doar câteva săptămâni să învețe cât mai mult posibil despre istoria eruptivă a Muntelui Pinatubo înainte să sufle. Adăugați la aceasta o altă provocare: Nu a existat nicio informație de bază despre vulcan, cu excepția unei date de carbon dintr-o anchetă din anii 1980 a zonei ca posibil sit pentru o centrală nucleară, a declarat John Ewert, geolog și membru al echipei VDAP desfășurat în Filipine.
Unul dintre primele lucruri pe care echipa VDAP le-a făcut a fost să consulte catalogul vulcanilor activi din Programul Global Vulcanism al Instituției Smithsonian. Pinatubo nici măcar nu era în el în acel moment, a spus Ewert.
Oamenii de știință VDAP nu au pierdut timp. Au studiat straturi de fluxuri piroclastice antice și laharuri care înconjurau toate părțile vulcanului. Au colectat și datat mostre de cărbune. Au zburat în elicoptere în jurul vulcanului, cartografând întinderea fluxurilor trecute și vizitând aflorimentele.
Din aer, oamenii de știință au văzut că fluxurile piroclastice au apărut „sus pe creste sau peste creste care ar fi blocat toate dar cele mai mari fluxuri „, a declarat pentru Eos Chris Newhall, un vulcanolog care făcea parte din echipa VDAP din Filipine. Observațiile au confirmat cât de mare ar putea fi erupția iminentă.
Din aceste studii, oamenii de știință au dat seama că afirma că vulcanul a explodat în cel puțin șase perioade eruptive în ultimii 5000 de ani, scurte explozii de activitate urmate de perioade lungi și liniștite.Cea mai recentă erupție a avut loc acum 500 de ani. Mai mult, satele din jur au fost construite pe fluxuri și laharuri piroclastice vechi.
Primele evacuări generalizate mobilizate cu succes
Până la începutul lunii iunie, emisiile de dioxid de sulf au scăzut brusc la aproximativ 250 de tone pe zi. Oamenii de știință au suspectat că acest lucru însemna că magma vâscoasă, în creștere, a strâns fisurile sau a răcit și a pierdut volatilele, împiedicând în orice caz să scape gazul. „>
În același timp, cutremurele din Pinatubo au crescut în forță și durată. La începutul lunii iunie, grupurile de cutremure s-au mutat din nord-vestul vulcanului până sub vârful acestuia. Pe 7 iunie a început să apară o cupolă de lavă, iar pe 10 iunie, emisiile de dioxid de sulf au crescut la peste 13.000 de tone pe zi. În următoarele câteva zile, explozii – unele care generează coloane de cenușă și resturi înalte de până la 24 de kilometri – au zguduit vulcanul.
Aceste semne indicau un lucru: vulcanul era pe punctul de a sufla. Dar cum ar putea oamenii de știință să convingă cei aproape 1 milion de oameni care trăiesc în jurul vulcanului că ar putea avea nevoie să evacueze?
Miza era mare: cu doar 6 ani mai devreme, Nevado del Ruiz din Columbia a erupt și a ucis peste 23.000 de oameni . O „defalcare a comunicațiilor” între oamenii de știință și autoritățile locale a fost parțial de vină, a spus Ewert.
În doar câteva săptămâni, oamenii de știință PHIVOLCS și VDAP au fost nevoiți să interpreteze toate datele pe care le-au adunat despre istoria eruptivă a vulcanului și despre transformați-l într-o schemă simplă de avertizare. Schema trebuia să fie eficientă și ușor de digerat – suficient pentru a putea convinge zeci de mii de oameni care trăiau în jurul vulcanului, care vorbeau mai multe dialecte diferite și chiar limbi diferite, să evacueze.
Limbajul nu a fost singurul obstacol. „Una dintre cele mai mari provocări ale noastre când am ajuns în Filipine a fost să convingem oamenii de fapt că este de fapt un vulcan”, a spus Ewert. Mulți localnici i-au acuzat pe oamenii de știință de la PHIVOLCS și USGS că au mințit din motive financiare sau din motive politice.
Echipa a perseverat, adunând lideri locali din orașe, orașe și sate mici pentru a explica pericolele și pentru a răspunde la întrebări. O parte a acestei campanii educaționale a implicat prezentarea de imagini video groaznice din tragedia Nevado del Ruiz care a descris fluxuri de cenușă distructive, fluxuri de noroi vulcanice, căderi de cenușă, alunecări de teren, curgeri de lavă și multe altele. Deși oamenii de știință erau preocupați de exagerarea pericolelor, în cele din urmă „au judecat atunci (și încă judecă) că sunt necesare imagini puternice pentru a trezi populația”, reflectau oamenii de știință PHIVOLCS și USGS în 1996.
Aici oamenii de știință A învățat o lecție puternică de atenuare a pericolelor. După cum a explicat Ewert, „Arătarea oamenilor a ceea ce se întâmplase în alte locuri ale lumii a fost mult mai eficientă decât un om de știință care stătea în picioare într-o mulțime, încercând să o explice cu dans interpretativ și gesturi de mână.”
Până la începutul lunii iunie, oficialii au cerut evacuarea a 25.000 de persoane care locuiesc în zonă, inclusiv oameni americani de la baza aeriană Clark și stația navală americană din Subic Bay. „Până pe 14 iunie, raza de evacuare recomandată a fost de 30 de kilometri, ceea ce s-ar fi aplicat la 400.000 de oameni”, a spus Newhall. Niciodată nu a fost făcută o încercare de evacuare atât de răspândită înainte de o erupție vulcanică.
vulcanul a erupt pe 15 iunie, oamenii de știință și oficialii publici au convins peste 65.000 de persoane să evacueze. Peste 350 au murit în timpul erupției, dar USGS și PHIVOLCS estimează că eforturile de evacuare au salvat între 5000 și 20.000 de vieți.
Importanța unei comunicări eficiente
În 1991, oamenii de știință au fost nevoiți să caute informații în cărți, să facă fotocopii și să se transmită prin fax informații, a spus Ewert. un timp înainte de GPS și înainte ca datele să poată fi trimise prin satelit. Smartphone-urile erau science fiction.
Într-o eră fără un ciclu de știri de 24 de ore, oamenii de știință de la PHIVOLCS și USGS nu au putut furniza populațiilor locale cu minute de la actualizări minute, mult mai puțin de la o zi la alta și s-au răspândit zvonuri. Una dintre aceste zvonuri susținea că s-a format o fisură lungă de 3 mile după erupție și că orașul din apropiere, Olongapo, va fi în curând lovit de o explozie laterală gigantică.
„Telefoanele celulare au ajutat scurt, atât timp cât pe măsură ce bateriile le-au durat ”, au reflectat în 1996 oamenii de știință PHIVOLCS și USGS.„Dar abia pe 16 iunie am putut spune țării că s-a format deja o caldeiră și că probabil punctul culminant al erupției a trecut.”
Instrumentele avansate de astăzi ar fi fost de ajutor, dar „în la sfârșit, pentru atenuarea cu succes a pericolelor naturale, totul se reduce la cât de eficienți sunt oamenii de știință și oficialii publici care comunică între ei și cu publicul ”, a declarat Ewert pentru Eos.
Nouă înțelegere a declanșatorilor pentru erupții care implică mai multe Tipuri de magmă
După explozie, investigațiile asupra lavei răcite au arătat că erupția a implicat un amestec de diferite tipuri de magmă, un fenomen care fusese văzut înainte, dar care nu era pe deplin înțeles. Oamenii de știință au fost conștienți de erupțiile mixte de magmă, dar nu erau siguri de ceea ce le-a declanșat, a spus Ewert.
Magma poate fi clasificată în tipuri care disting cât silice conțin și cât de vâscoase sunt, printre alte caracteristici. Vulcanii bazaltici, ca și cei din Hawaii, au bazine de magmă mai puțin vâscoase, „curgătoare”. Magma silicică – făcută din dacit sau riolit – este mai lipicioasă și mai vâscoasă. Deține mai mult gaz care, atunci când este depresurizat, erupe mai exploziv.
tudiile asupra depozitelor de lavă după explozia lui Pinatubo au dezvăluit ceva curios: minerale juxtapuse care nu ar coexista în mod normal dacă magma ar fi provenit dintr-o singură sursă, a explicat Newhall. Semnăturile termice – de exemplu, cristalele resorbând parțial, difuzia chimică între cristale – au sugerat că magma era inițial, un amestec de bazalt și dacit înainte de erupție. Dar până la sfârșitul erupției, magma era complet dacită. a fost prins sub dacit ”, a spus Newhall. În schimb, a crescut în dacit și s-a amestecat cu el. Dar cum?
În primul rând, când bazaltul proaspăt, bogat în apă și considerabil mai fierbinte a lovit rezervorul de dacită mai rece, bazaltul a cristalizat, a explicat Newhall. Aceasta a strâns apa bazaltului și alte gaze dizolvate în topitura rămasă. Mai degrabă decât să rămână îngrădit, volatilele au scăpat din topitură și „au format bule minuscule care au scăzut densitatea magmei bazaltice generale”, a spus Newhall. „Așadar, a fost plin de viață și s-a ridicat și s-a amestecat cu o cantitate mică de dacit. Asta a adăugat și mai multe substanțe volatile. ”
Nămolul rezultat era încă mai puțin dens decât împrejurimile sale, așa că a continuat să crească și a fost prima erupție. În cele din urmă, dacita însăși s-a încălzit suficient încât să se ridice la suprafață și să erupă.
Acest amestec de magmă s-a manifestat ca cutremure subțiri care, uneori, au durat aproximativ un minut, numite cutremure profunde cu perioadă lungă (DLP). Cutremurele de lungă durată indică faptul că magma pătrunde în roca din jur, dar oamenii de știință au observat mai frecvent aceste evenimente la adâncimi mai mici de 10 kilometri. Înainte de Pinatubo, cutremurele DLP fuseseră rareori observate și nu erau pe deplin înțelese.
În zilele noastre, cutremurele DLP sunt „ceva ce căutăm dacă avem un vulcan care se trezește”, a spus Ewert. Un astfel de semnal dă oamenilor de știință indicii privind mișcările din instalația sanitară a vulcanului.
Descoperirea că mai multe gaze se strică decât studiile asupra rocilor se pot dezvălui
Până la Pinatubo, oamenii de știință au presupus că cantitatea de gaz eliberată de o erupție vulcanică – în principal apă vapori, dioxid de carbon și dioxid de sulf – au fost guvernate de volumul de magmă eruptă și de nivelurile de saturație pe care gazul le poate atinge în magmă, în funcție de temperatura magmei. Colectarea acestor informații implică studierea cristalelor de lavă răcită după o erupție, a spus Ewert. .
Dar ceea ce oamenii de știință au descoperit la Pinatubo prin studierea directă a emisiilor a fost că „în atmosferă s-a emis mult mai mult gaz de sulf decât s-ar putea considera ”Prin studierea cristalelor, a spus Ewert. Aceasta implica faptul că emisiile de vapori de apă și dioxid de carbon – gazele care domină emisiile – erau, de asemenea, mai mult decât se așteptau oamenii de știință.
Înainte de Pinatubo, oamenii de știință credeau că gazul care nu putea fi dizolvat în magmă a scăpat prin orificii de aerisire. la suprafață. Dar o explozie de 17 megatoni de dioxid de sulf a fost eliberată de explozie, măsurată prin spectrometru prin satelit.Acest lucru a sugerat că cantități mari de gaz s-ar putea acumula sub formă de bule și ar putea rămâne în camera magmatică, a explicat Newhall
Deoarece acest gaz în exces face o erupție mai explozivă, s-ar putea chiar că un astfel de gaz liber este necesar pentru un Pinatubo – ca o erupție, a spus Newhall. Dacă volatilele sunt deja în exces, se pot extinde imediat odată cu scăderea presiunii, fără ca nici o întârziere să se difuzeze prin topitură.
Știind că magmele pot conține excesul de gaz poate ajuta la prognozele, a explicat Newhall. De exemplu, dacă un vulcan a fost blocat de la erupția sa anterioară, dar a fost reîncărcat continuu cu magmă proaspătă și gaz de la adâncime, oamenii de știință pot examina timpul dintre erupții pentru a evalua dacă vulcanul a acumulat suficient exces de gaz pentru a-l face deosebit de exploziv.
Iluminarea detaliilor despre circulația atmosferică
Cantitatea totală de dioxid de sulf eliberată înainte și în timpul erupției a provocat cel mai profund efect asupra stratosferei de la Krakatau în 1883. Aerosolii sulfurici care s-au format din dioxidul de sulf a înconjurat Pământul în decurs de 3 săptămâni și a rămas în atmosferă timp de 3 ani, reflectând suficientă lumină solară pentru a răci întreaga planetă cu jumătate de grad Celsius în acel timp.
Cu toate acestea, în timpul iernii următoare , Europa a cunoscut temperaturi surprinzător de calde. Această încălzire de iarnă nu a fost observată după erupțiile vulcanice din trecut, cum ar fi El Chichón din Mexic în 1982. Ce s-ar putea întâmpla?
Folosind modele de circulație atmosferică și simulări pe computer pentru a studia modul în care norul de aerosol de sulf Pinatubo a călătorit în jurul Oamenii de știință au descoperit că aerosolii sulfurici reflectă lumina soarelui spre exterior în timp ce absorb căldura de dedesubt, ducând la răcirea troposferei în timp ce încălzesc stratosfera inferioară, a explicat Alan Robock, un om de știință în atmosferă la Universitatea Rutgers din New Brunswick, New Jersey
Acest gradient de temperatură a întărit Oscilația Arctică, un model de vânt care înconjoară Arctica. În faza sa puternică, oscilația arctică extrage aerul cald din ocean, încălzind nordul Europei și deplasându-se spre nord fluxul global de jet – „râul” de vânt care curge în jurul globului.
vânturile calde să curgă peste emisfera nordică în timpul iernii, a spus Robock. Deoarece fluxul de jet curge ca un val, în timp ce Europa primea aer cald din sud, Orientul Mijlociu a primit aer mai rece din nord, aducând la Ierusalim cea mai rea furtună de zăpadă în 40 de ani.
„La momentul erupției Pinatubo, nimeni nu știa despre încălzirea iernii”, a spus Robock. Înarmați cu progrese în modelare, plus efectele atmosferice extrem de monitorizate de la erupția lui Pinatubo, oamenii de știință din atmosferă sunt mai bine pregătiți să prevadă efectele globale ale următoarei mari erupții, a adăugat Robock.
Un caz întărit care provoacă oamenii încălzirea globală
Erupția a ajutat oamenii de știință să declare definitiv că emisiile umane de gaze cu efect de seră sunt de vină pentru cel puțin ultimii 60-70 de ani de încălzire.
Oamenii de știință au urmărit aerosolii de sulf proveniți din erupția lui Pinatubo ca fiind au călătorit în jurul lumii. Timp de 2 ani după explozie, temperaturile suprafeței s-au răcit, așa cum s-a prognozat de modelele climatice care includeau injecțiile Pinatubo în atmosferă. Temperaturile au crescut din nou odată ce aerosolii de răcire au căzut din atmosferă.
Pinatubo, într-un anumit sens, a servit ca un experiment climatic natural pentru testarea și calibrarea modelelor. Oamenii de știință au conectat emisiile vulcanice observate la modelele de schimbări climatice cu și fără emisiile antropice de gaze cu efect de seră. În simulările care au inclus doar erupții vulcanice, oamenii de știință nu au văzut ultimii 60-70 de ani de încălzire constantă, a explicat Robock.
Această observație i-a ajutat pe oamenii de știință din domeniul climei să-și perfecționeze modelele, confirmând că oamenii – și cantități fără precedent de gaze cu efect de seră pe care le pompează în atmosferă în fiecare an – sunt de vină pentru climatul încălzit. Grupul interguvernamental privind schimbările climatice a reușit să utilizeze aceste modele nou ascuțite pentru a susține în continuare atribuirea schimbărilor climatice activităților umane.
Mai multă greutate pentru argumentele împotriva geoingineriei
Unii oameni de știință au sugerat hacking în propria noastră atmosferă pentru a contracara efectele schimbărilor climatice, dar erupția lui Pinatubo a ridicat mari îngrijorări cu privire la posibilitatea unei astfel de manipulări directe. Cunoscută sub denumirea de „geoinginerie”, una dintre aceste metode ar presupune injectarea particulelor de dioxid de sulf în atmosferă, așa cum ar face o erupție vulcanică.
Robock și alți oameni de știință sunt de acord că acest tip de injecție ar avea consecințe negative.O consecință este distrugerea stratului de ozon al atmosferei, care previne lovirea razelor ultraviolete periculoase de pe Pământ.
Norii de particule de acid sulfuric – create atunci când dioxidul de sulf nou injectat în stratosferă se întâlnește cu apa – oferă suprafețe pe care ozonul -au loc distrugerea reacțiilor chimice. În cei 2 ani de după erupție, distrugerea ozonului atmosferic s-a accelerat, iar gaura de ozon de peste emisfera sudică a crescut la o „dimensiune fără precedent”. 100 de milioane de tone de dioxid de sulf în atmosferă în fiecare an – care se ridică la aproximativ cinci erupții Pinatubo pe an. Oamenii de știință sunt de acord în general că consecințele geoingineriei sunt prea riscante pentru a fi încercate. Ar fi mai sigur și mai practic reducerea emisiilor de dioxid de carbon și „ păstrați combustibilii fosili în pământ „, a spus Robock.
Moștenirea lui Pinatubo
În 1996, oamenii de știință din USGS și PHILVOLCS au scris acest memento cum, dacă factorii ar fi fost diferiți, s-ar putea ca dezastrul să nu fi fost evitat la Muntele Pinatubo: „În retrospectivă, ar fi trebuit să fim mai puțin preocupați de exagerarea pericolului și mai preocupați de pregătirea rapidă pentru evacuări. Pinatubo aproape că ne-a depășit.”
Muntele Pinatubo, deocamdată, stă relativ liniștit, cu 300 de metri mai scurt decât era înainte de a exploda acum 25 de ani. Ce ar putea aduce următorii 25 de ani la Pinatubo? Timpul ne va spune. JoAnna Wendel, scriitoare de personal și Mohi Kumar, editor de conținut științific, Eos.org