Извержения вулканов и их облака пепла представляют серьезную опасность для населенных пунктов и авиаперевозок, особенно для тех, которые заранее практически не проявляют признаков беспорядков. В настоящее время геологи используют метод, традиционно используемый в прогнозировании погоды и климата, для разработки новых моделей прогнозирования извержений. Проверяя, способны ли модели фиксировать вероятность прошлых извержений, исследователи делают успехи в науке прогнозирования вулканической активности.
В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, изучалась история извержений вулкана Окмок на Аляске. В 2008 году сильное извержение вызвало шлейф пепла, который поднялся примерно на 1 милю в небо над Алеутскими островами, представляя значительную опасность для авиационных двигателей на маршруте, по которому ежедневно перевозится около 50 000 человек между Азией и Северной Америкой, считают исследователи. сказал.
«Извержение вулкана Окмок в 2008 году стало некоторой неожиданностью», - сказал аспирант Университета Иллинойса и ведущий автор Джек Олбрайт. «После извержения, которое произошло в 1997 году, были периоды небольших волнений, но очень небольшой сейсмичности или других предвестников извержения. Для разработки более качественных прогнозов крайне важно понимать вулканические извержения, которые отклоняются от нормы».
Геологи обычно прогнозируют извержения, отыскивая установленные закономерности волнений перед извержением, таких как землетрясение, подземный вал и выброс газа, говорят исследователи. Однако такие вулканы, как Окмок, похоже, не следуют этим установленным схемам.
Для создания и тестирования новых моделей команда использовала метод статистического анализа данных, разработанный после Второй мировой войны, который называется фильтрацией Калмана.
«Версия фильтрации Калмана, которую мы использовали для нашего исследования, была обновлена в 1996 году и по-прежнему используется в прогнозировании погоды и климата, а также в физической океанографии», - сказала профессор геологии Патриция Грегг, соавтор исследования, в котором приняли участие сотрудники Южного методистского университета и Мичиганского государственного университета.«Однако мы являемся первой группой, которая применила обновленный метод в вулканологии, и оказалось, что этот метод хорошо работает для уникальных беспорядков, которые привели к извержению Окмока в 2008 году».
Одним из этих уникальных признаков является отсутствие повышенной сейсмичности перед извержением, говорят исследователи. Предполагается, что в типичной последовательности перед извержением резервуар под вулканом остается того же размера, поскольку он заполняется магмой и горячими газами. Это заполнение вызывает увеличение давления в камере, а окружающие породы разрушаются и перемещаются, вызывая землетрясения.
«Похоже, что во время извержения 2008 года магматический очаг увеличился, чтобы выдержать растущее давление, поэтому мы не увидели предшествующей сейсмической активности, которую ожидали бы», - сказала Олбрайт. «Оглядываясь назад во времени с помощью наших моделей или ретроспективных прогнозов, мы теперь можем наблюдать, что напряжение накапливалось в породах вокруг очага в течение нескольких недель, и рост магматической системы в конечном итоге привел к ее разрушению и извержению."
Этот тип обратного и прямого моделирования позволяет исследователям наблюдать за эволюцией вулканической системы с течением времени. «Хотя мы прекратили наш анализ после извержения 2008 года, теперь мы можем распространить эту новую модель вперед во времени, перенести ее на сегодняшний день и спрогнозировать, куда двинется вулкан Окмок дальше», - сказал Грегг.
Исследователи утверждают, что эти модели будут продолжать находить другие менее известные предвестники извержений, но признают, что каждый вулкан уникален и что модели должны быть адаптированы для соответствия каждой уникальной системе.