Ученые предложили предсказывать извержения с помощью инфразвука
Физики и геологи из Университета штата Айдахо в Бойсе и Стэнфордского университета проанализировали инфразвук, который регистрируют мониторинговые станции на склонах вулкана Вильяррика в Чили, одного из самых активных современных вулканов. Характерный низкий, неразличимый для человеческого уха гул вулкан издает, когда уровень магмы в подземном озере резко меняется. В ходе анализа выяснилось, что в показаниях регистраторов ультразвука можно выделить паттерны, характерные для состояния вулкана, предшествующего извержению.
Совместив данные об инфразвуке, газоанализаторов и показания сейсмических детекторов, можно предсказывать извержения заранее; временное окно между возникновением характерных паттернов и моментов, когда лава поднимается к верхней кромке кратера, достаточно велико для того, чтобы успеть предупредить и начать эвакуировать жителей близлежащих населенных пунктов, полагают авторы статьи, опубликованной в Geophysical Research Letters.
«Инфразвук оказался одним из ключевых показателей для предсказания вулканических извержений, он может позволить предсказывать извержения за несколько часов или даже дней до их начала», – рассказал Лейтон Уотсон (Leighton Watson), один из авторов исследования.
Высота вулкана Вильяррика – почти 3 километра; кратер обычно укрывает снежная шапка. Гора возвышается над озером магмы, которое простирается до городка Пукон, где проживает 13 тысяч человек. Летом в Пукон приезжает до 250 тысяч туристов; иногда по вечерам из города можно видеть красноватое свечение над вершиной вулкана: это означает, что озеро лавы, обычно лежащее ниже кромки кратера, поднялось высоко.
Вулкан молчал с середины восьмидесятых до весны 2015 года; третьего марта из кратера вырвался фонтан лавы и поднялся почти на полтора километра вместе с пеплом и облаком вулканических газов. Властям Чили пришлось эвакуировать четыре тысячи человек. Извержение продолжалось недолго, но риск схождения рек расплавленного камня был велик, под угрозой была обширная примыкающая к вулкану территория.
Станции мониторинга ультразвука появились на склонах вулкана всего за пару месяцев до извержения. Они зарегистрировали акустическую активность вулкана до, во время и после извержения. На обработку записанных станциями данных ушло два года; ученые установили, что по мере «подготовки» к извержению высота инфразвука плавно повышалась, а продолжительность сигналов, наоборот, уменьшалась. Эти наблюдения сопоставили с данными об уровне лавы в кратере, полученные с помощью ультразвуковых радаров на самолетах, пролетавших над вулканом. Уровень лавы и характеристики ультразвука оказались тесно связаны между собой.
«Вулкан создает акустические колебания, когда пузыри газа, сформировавшиеся на глубине, достигают границы с воздухом. Геометрия кратера влияет на характер акустических колебаний так же, как форма духового инструмента влияет на тембр, высоту и громкость его звучания», – поясняет Уотсон.
Изменение уровня лавы в кратере меняет форму заполненного воздухом пространства и модулирует звук; именно этими модуляциями ученые предлагают пользоваться, чтобы предсказывать извержения.