Lahary: Zagrożenie Geologiczne Po Erupcji Wulkanicznej

Smaród, a nie rzeka

Lawah (zanglińska nazwa przyjęta na całym świecie) to szybko przemieszczająca się mieszanina ruin wulkanicznych, od drobnego pyłu po skały o wielkości samochodów, i wody. Zazwyczaj stężenie osadowe jest wystarczająco wysokie, aby zachowywała ona bardziej właściwości mechaniczne jak mokka beton niż rzeka podczas powodzi. Ta duża gęstość i lepkość czynią ją niebezpieczną: przenosi ogromną siłę destrukcyjną, porusza się z prędkością, która sprawia, że ucieczka jest rzadko możliwa po jej trafieniu, a może przemieszczać się na dziesiętki kilometrów od wulkanu wzdłuż tych samych dolin, które wykorzystują zwykłe rzeki.

Wywołania: wybuch jest tylko jedną opcją

Lawiny błotne mogą się inicjować na różne sposoby. Wybuch może roztopić szybkie śniegi i lód na szczycie, wystarczająco szybko, aby uwolnić nagły przypływ topniejącej wody zmieszanej z luźnym popiołem – przykładem jest katastrofa w Nevado del Ruiz w Kolumbii z 1985 roku. Jezioro kraterowe może przetrwać brzeg swojego krateru. A co najważniejsze, intensywne opady deszczu na luźny popiół i gruz pozostawione po poprzednim wybuchu może spowodować ich ponowne aktywowanie w lawinę błotną bez jakiejkolwiek świeżej aktywności erupcyjnej – nawet kilkanaście lub kilkadziesiąt lat po ostatnim wybuchu wulkanu, dlatego strefy zagrożenia lawinami pozostają oznaczone długo po zakończeniu erupcji.

Powstawanie: przepływ rosnący w miarę pokonywania przeszkód

Lawina błotna nie jest tokiem materiału o stałym, z góry określonym wolumenie; może przybierać więcej substancji w trakcie ruchu. Podczas gdy gęsta, szybkowarująca mieszanka osadów przemieszcza się wzdłuż kanionu, eroduje i zabiera ze sobą luźne osady, kamienie i roślinność z dna i brzegów, proces ten nazywany jest powstawaniem (bulking). Badania terenowe prawdziwych zdarzeń udokumentowały lawiny błotne, które podwajały lub trzykrotnie zwiększały swój objętość pomiędzy źródłem a miastem oddalonym o wiele kilometrów, co stanowiło jedną z przyczyn, dla których początkowa wielkość na wulkanie była słabym wskaźnikiem szkód, jakie lawina błotna wyrządzi na odległość.

Ten proces, znany jako bulking, jest kluczowy dla zrozumienia dynamiki i rozprzestrzeniania się lawin błotnych. Oznacza to, że początkowa wielkość lawiny błotnej może być niedoszacowana, ponieważ w miarę jej postępu przybiera więcej materiału z otoczenia.

volume(x) = volume(0) + integral over path of  entrainment_rate(velocity, bed material) dx

  entrainment_rate increases with flow velocity and erodibility of the channel bed
  peak discharge and travel speed both scale with this growing volume

Dlaczego doliny są ważniejsze niż odległość

Ponieważ lawa zachowuje się hydraulicznie jak bardzo gęsta ciecz, kieruje się do tych samych form głębokości terenowych, które wykorzystują zwykłe odpływy, śledząc doliny rzeczne i w dużym stopniu ignorując teren tuż obok, zaledwie kilka kilometrów dalej. Oznacza to, że odległość w linii prostej od wulkanu nie jest dobrym wskaźnikiem ryzyka – miasto położone bezpośrednio w dolicznie prowadzącym się do zbocza wulkanu może być zagrożone z dziesiątków kilometrów, podczas gdy miasto o podobnej odległości, ale na grzbiecie lub innym obszarze zlewni, może spotkać się z zasadniczo żadnym zagrożeniem.

Co symulacja musi odwzorzyć realistycznie

Modelowanie lahara w sposób realistyczny oznacza łączenie modelu wysokości terenu (DEM) doliny z solverem przepływu o zachowaniu nie-śliskiego (lahary, podobnie jak lawa, wykazują zachowanie pod wpływem naprężenia na granicy płyn - yield-stress behaviour przy wysokim stężeniu osadów), reguły entrainment, która pozwala przepływowi pobierać masę w miarę postępu, oraz warunków początkowych dotyczących zawartości wody i początkowego wolumenu, które użytkownik może modyfikować. Zainteresowanie budzą nie tylko odległości, na jakie przemieszcza się strumień, ale również zmiany w jego maksymalnym przepływie i potencjalne zniszczenia, jakie powoduje, gdy do przepływu dodawana jest masa - ten sam początkowy zdarzenie może generować bardzo różne rezultaty w dnie rzeki, w zależności od materiału, z którego ona się składa.

Frequently asked questions

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Lahar (Volcanic Mudflow) Model i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.