🌋 Model rozprzestrzeniania popiołu wulkanicznego
Zasymuluj chmurę popiołu wulkanicznego wznoszącą się z kolumny erupcyjnej i rozprzestrzeniającą się z wiatrem na wysokości. Dostrój wysokość kolumny, prędkość/kierunek wiatru i rozmiar cząstek, by zobaczyć, jak drobny popiół zagraża lotnictwu daleko od komina.
O tej symulacji
Wznosząca się kolumna erupcyjna zwalnia, w miarę jak wciąga i ogrzewa otaczające powietrze, osiąga neutralną pływalność na wysokości H ≈ 0,236·Q0,25 km, po czym rozprzestrzenia się bocznie w chmurę parasolową, która następnie jest niesiona z wiatrem, podczas gdy poszczególne ziarna popiołu opadają z własną prędkością graniczną Stokesa/Newtona.
🌋 Co pokazuje
Trójwymiarowy wulkan wypuszcza konwekcyjną kolumnę, która wznosi się, wygina pod wpływem wiatru na wysokości, rozprzestrzenia się w chmurę parasolową i dryfuje z wiatrem jako wydłużający się pióropusz popiołu — grube ziarna opadają blisko komina, drobny popiół podróżuje daleko.
🎮 Jak korzystać
Podnieś Intensywność kolumny dla wyższej, bardziej obfitej erupcji. Zwiększ Prędkość wiatru lub zmień Kierunek wiatru, by sterować pióropuszem niesionym z wiatrem. Przesuń Rozmiar cząstek ku drobnemu popiołowi dla dalekiego zasięgu rozprzestrzeniania, lub ku lapilli dla opadania blisko komina.
💡 Czy wiesz, że?
Erupcja Eyjafjallajökull w Islandii w kwietniu 2010 roku była tylko umiarkowanym zdarzeniem (VEI 4), ale jej drobny, szklisty popiół i utrzymujące się wiatry z północy na południe zamknęły europejską przestrzeń powietrzną na sześć dni.
Często zadawane pytania
Dlaczego wysokość kolumny erupcyjnej zależy od pierwiastka czwartego stopnia z natężenia wyrzutu?
Zależność H ∝ Q^0,25 wynika z fizyki konwekcyjnych pióropuszy termicznych: kolumna wznosi się, wciągając i ogrzewając coraz więcej otaczającego powietrza, aż osiąga wysokość, na której jej gęstość zrównuje się z gęstością otaczającej atmosfery (neutralna pływalność). Ta zależność pierwiastka czwartego stopnia oznacza, że dziesięciokrotny wzrost natężenia wyrzutu podnosi wysokość kolumny jedynie około 1,8 razy, a nie dziesięciokrotnie.
Dlaczego drobny popiół podróżuje znacznie dalej niż grube ziarna?
Prędkość opadania grawitacyjnego cząstki (jej prędkość graniczna) rośnie w przybliżeniu z kwadratem jej średnicy dla małych cząstek (reżim Stokesa). To oznacza, że grube ziarna lapilli opadają szybko, blisko komina, podczas gdy drobny popiół o mikrometrowej wielkości może pozostawać zawieszony w atmosferze godzinami lub dniami, unosząc się z wiatrem na tysiące kilometrów.
Dlaczego popiół wulkaniczny jest tak niebezpieczny dla samolotów?
Drobny, szklisty popiół wciągnięty do silnika odrzutowego topi się w wysokiej temperaturze spalania, a stopione szkło osadza się na łopatkach turbiny i dyszach, gdzie ponownie krzepnie po ostygnięciu, co może zatkać silnik i doprowadzić do jego zgaśnięcia. Popiół ściera również okna kokpitu i czujniki prędkości powietrza, dlatego władze lotnicze zamykają przestrzeń powietrzną, gdy modele dyspersji przewidują znaczące stężenia popiołu na trasach lotów.
Co to jest chmura parasolowa (umbrella cloud)?
Gdy wznosząca się kolumna osiąga wysokość neutralnej pływalności, przestaje się wznosić i zamiast tego rozprzestrzenia się bocznie we wszystkich kierunkach, tworząc szeroką, płaską warstwę przypominającą parasol, widoczną z boku jako charakterystyczny grzybowaty kształt ponad wieloma dużymi erupcjami. Ta chmura parasolowa jest następnie stopniowo znoszona i wydłużana przez wiatr na wysokości.