Лахари: Вулканізована загроза, яка триває після виверження

Розплав, а не річка

Лава (індонезійський термін, який використовується в усьому світі) – це швидке рухоме змішання вулканічного сміття, від дрібного пилу до каменів розміром з машину, та води. Зазвичай концентрація осадкових речовин достатньо висока, щоб воно поводилося механічно як мокрий бетон, а не як річка під час повені. Ця висока щільність і в’язкість роблять її небезпечною: вона переносить величезну руйнівну силу, рухається достатньо швидко, щоб уникнути її було рідко можливо, коли ви досягнете її, і може подорожувати десятки кілометрів від вулкану вздовж тих же долин, що й звичайні річки.

Причини: виверження – лише один варіант

Латари можуть починатися різними способами. Виверження може швидко танути сніг і лід на вершині вулкану, достатньо щоб вивільнити раптовий потік розтопленої води змішаний з вільним попелом – це класичний приклад катастрофи 1985 року у Невадо дель Руїза в Колумбії. Критову лагуну може прорвати її край. І, що найголовніше, сильний дощ, який падає на вільний вулканічний попіл і уламки, залишені після попереднього виверження, може перемістити їх у латар без будь-якої нової вивержної діяльності – часто через роки або десятиліття після останнього виверження вулкана – тому зони небезпеки від латарів залишаються позначеними навіть після закінчення виверження.

Об'ємне рушення: потік, що збільшується в об’ємі під час руху

Лава – це не фіксований об’єм матеріалу, який рухається вниз по схилу; вона може прихоплювати додатковий матеріал у процесі руху. Коли густа, швидка суспензія рухається по каналу, вона розмиває та затягує в себе розріджені відкладення, каміння та рослинність з дна та схилів, процес, який називається об’ємним рушенням. Полеві дослідження реальних лавин задокументували, що вони приблизно подвоюють або навіть утричі збільшують свій об’єм між джерелом і містом на багатьох кілометрах вниз по течії, що є однією з причин, чому початковий розмір вулкану є поганим показником шкоди, яку може завдати лавина далеко від нього.

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

Чому важливіші долини, ніж відстань

Оскільки лава поводиться гідравлічно як надзвичайно щільна рідина, вона каналізується в ті ж топографічні низи, які використовуються звичайним дренуванням, слідуючи за річковими долинами та майже не враховуючи місцевості на короткій відстані з обох боків. Це означає, що пряма відстань від вулкану – це поганий показник ризику: місто, розташоване безпосередньо в дренажі, який сходить з боку вулкана, може опинитися під загрозою на відстані десятків кілометрів, тоді як місто на подібній відстані, але на пагорбі або в іншій водорозділі, може зіткнутися практично з жодним небезпечним явищем.

Що потрібно врахувати в симуляції

Реалістичне моделювання лахару передбачає поєднання цифрової топографії долини з розв’язником нестійкого потоку (лахари, як і лава, проявляють поведінку з утриванням напруги при високій концентрації опадів), правила захоплення маси, що дозволяють потоку залучати матеріал під час руху, та початкові умови щодо вмісту води та початкового об’єму, які користувач може змінювати. Цікавий результат – це не лише те, як далеко потік просувається, але й його пікова швидкість скидання та потенційна руйнівність, зміни яких відбуваються у відповідності до накопичення об’ємного матеріалу – одна й та сама початкова подія може призвести до дуже різних наслідків на дальшій дистанції залежно від складу каналу.

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Lahar (Volcanic Mudflow) Model і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.