Vísindamenn greina vaxtarverki: Fæðuhringur eldfjallsins

Fljótlega eftir að eldstöðvar falla saman, taka þær að endurbyggja sig. Þetta ferli hafa vísindamenn nú sett upp í líkan eftir að hafa safnað saman meira en sex áratuga upplýsingum. Niðurstöðurnar eiga að lágmarka fjölda fórnarlamba við hamfarir í framtíðinni.

BIRT: 05/05/2022

LESTÍMI:

6 mínútur
Share on facebook

Þótt myrkrið hafi skollið á fyrir tveimur tímum er sandurinn enn hlýr á indónesísku ströndinni Tanjun Lsung. Uppi á sviði alveg niðri við sjóinn er popphljómsveitin Seventeen að spila. Áhorfendur klappa í takt.

 

Örfáum sekúndum síðar er þetta orðið hamfarasvæði. Margra metra há flóðbylgja skellur á ströndinni og hrífur allt og alla með sér.

 

Þegar sólin rís að morgni 22. desember 2018, skín hún á rústir margra ferðamannaþorpa og meira en 420 manns hafa látið lífið. Meðal fórnarlambanna er öll hljómsveitin, nema forsöngvarinn sem er sá eini sem lifði af eins og fyrir einskært kraftaverk.

 

Orsök flóðbylgjunnar var skyndilegt og óvænt skriðufall úr eldfjallinu Anak Krakatau þegar gos hófst þar.

Anak Krakatau er staðsett á milli þriggja eyja undan Jövu og Súmötru. Staðsetningin setur marga á nærliggjandi ströndum í lífshættu ef eldgos kemur af stað flóðbylgju.

Gosið sprengdi úr fjallshlíðinni gríðarlegt magn gamals hrauns og gjósku sem steyptist niður í sjó og olli mikilli flóðbylgju sem fyrirvaralaust tók strikið í átt að nálægum ströndum.

 

Nú hefur hópur vísindamanna safnað saman 60 ára upplýsingum um enduruppbyggingu eldfjalla sem fallið hafa saman í goslok. Þekkingin á að tryggja að náttúruhamfarir á borð við þær sem urðu á Tanjun Lsung-strönd valdi ekki slíku manntjóni.

 

Hringrásin lesin

Skriður á borð við þá sem féll úr Anak Krakatau eru aðeins ein af margvíslegum hættum sem eldfjöll valda umhverfinu þegar þrýstingur frá hraunkvikunni eykst.

 

Mjög oft kemur eldgos alveg á óvart og það gildir jafnvel þótt vísindamenn hafi á síðustu áratugum fengið í hendur betri tækni og meiri þekkingu til að túlka litla jarðskjálfta, gasútstreymi og landris – allt saman ummerki þess að eldstöð gæti verið að því komin að gjósa.

 

Meðal þess sem vísindamenn hefur skort er skilningur á þeirri hringrás sem margar eldstöðvar fara frá stóru sprengigosi sem þeytir heilli fjallshlíð niður í hafið eða tætir jafnvel eldfjallið sjálft alveg í sundur, þangað til eldstöðin er tilbúin í næsta stórgos, kannski öldum eða mörg þúsund árum síðar.

 

En nú hafa þýskir og rússneskir vísindamenn undir forystu Alinu Shevchenko hjá Helmholtz-rannsóknastöðinni í Potsdam í Þýskalandi, í fyrsta sinn rannsakað hvernig eldkeilur endurbyggja sig frá grunni.

 

Eldstöðvar búa yfir margs konar vopnum

Berist íbúum nærliggjandi svæða aðvörun í tæka tíð vinnst þeim tími til að bjarga lífinu áður en glóandi hraun, eitraðar gastegundir eða flóðbylgjur ríða yfir.

1. Fjallið spýr dauða og eyðileggingu

Gufa tekur 1.600 sinnum meira rými en vatn. Þess vegna myndast óhemjuþrýstingur þegar glóðheitt hraun kemst í snertingu við grunnvatn. Úr verður öflugt sprengigos.

2. Gosið molar fjallshlíðina

Þessi mikli þrýstingur spýr kviku og gasi af slíkum krafti að ein hlíð fjallsins fellur saman. Hraunið breiðist svo hratt út yfir niðurbrotnar leifar hlíðarinnar.

3. Flóðbylgja skellur á strandlengjum

Molnuð fjallshlíðin skríður fram í sjó af miklu afli. Orkan veldur ofboðslegum þrýstingi sem skapar flóðbylgju sem svo berst að nærliggjandi ströndum.

1. Fjallið spýr dauða og eyðileggingu

Gufa tekur 1.600 sinnum meira rými en vatn. Þess vegna myndast óhemjuþrýstingur þegar glóðheitt hraun kemst í snertingu við grunnvatn. Úr verður öflugt sprengigos.

2. Gosið molar fjallshlíðina

Þessi mikli þrýstingur spýr kviku og gasi af slíkum krafti að ein hlíð fjallsins fellur saman. Hraunið breiðist svo hratt út yfir niðurbrotnar leifar hlíðarinnar.

3. Flóðbylgja skellur á strandlengjum

Molnuð fjallshlíðin skríður fram í sjó af miklu afli. Orkan veldur ofboðslegum þrýstingi sem skapar flóðbylgju sem svo berst að nærliggjandi ströndum.

Eldkeilan Bezymianny er meðal hinna virkustu á hnettinum. Eldfjallið er nærri 3 km á hæð og er á Kamtjakaskaga austarlega í Síberíu og eitt þeirra eldfjalla sem segja má að sé alltaf að gjósa. Þess vegna er það meðal þeirra um 15 eldfjalla á hnettinum sem kallast „rannsóknastofueldfjöll“ og vísindamenn fylgjast mjög nákvæmlega með.

 

Á þessum lista eru nokkur þekktustu eldfjöll heims, svo sem Etna, Vesúvíus, Mount St. Helens og Fujijama.

 

Tvær nýjar kvikurásir

Árið 1956 sprakk gamla Bezymianny nánast í loft upp. Allur austurhluti fjallsins hvarf og um leið 700.000.000 rúmmetrar af klöpp. En fljótlega eftir þetta var eldstöðin tekin að byggja sig upp á ný.

 

Nú er fjallið risið svo hátt að reiknað er með að það nái sömu stærð og 1956 strax eftir 10-15 ár. Þá má reikna með að fjallið verði reiðubúið í nýtt stórgos.

 

Fjallið hefur sem sagt náð að ganga í gegnum nær alla hringrás sína miklu hraðar en meðaleldstöðvar gera.

Ofvirkt eldfjall rís upp frá dauðum

Bezymianny er meðal virkustu eldfjalla á jörðinni og því afar áhugavert fyrir vísindamenn. Á rúmum sex áratugum hefur fjallið að mestu náð að endurskapa sig í fyrri mynd, eftir að austurhlíð þess sprakk og hrundi til grunna 1956.

1. Tveir hraunhólar rísa

Í mars 1956 springur Bezymianny en strax í ágúst sama ár sjá sovéskir vísindamenn að tveir litlir hraunhólar hafa myndast í leifum gígsins.

2. Nýr tindur myndast

Hólarnir eru myndaðir af hálfstorknu hrauni. Vegna þrýstings neðanfrá stækka þeir næstu áratugina og vaxa saman í nýjan tind með nýjum gíg.

2. Eldfjallið er endurreist

Í apríl 2019 eru ummerki gossins frá árinu 1956 að mestu horfin. Eldfjallið stækkar að meðaltali um 15.500 rúmmetra á dag.

Alina Shevchenko og samstarfsfólk hennar fór í smáatriðum yfir öll finnanleg gögn um Bezymianny. Frá sovéttímanum og raunar enn eldri tíð er til mikið safn ljósmynda og landfræði- og jarðfræðigagna. Með nýjar gervihnattamyndir í höndunum gátu vísindamennirnir nú endurskapað alla hringrás þessa virka eldfjalls af miklu meiri nákvæmni en áður hefur þekkst.

 

Vitað var hvernig Bezymianny hóf að byggja upp eldkeiluna, fljótlega eftir hrunið 1956, út frá tveimur nýjum kvikurásum með ríflega 400 metra millibili. Hraun streymdi upp úr rásunum og myndaði tvo hraunhóla.

 

Þessir hraunhólar héldu áfram að stækka fram á miðjan áttunda áratuginn en jafnframt nálguðust kvikurásirnar hvor aðra þannig að bilið milli þeirra var komið niður í 200 metra. Smám saman færðust gosin í aukana og hraunkvikan þeyttist æ lengri leið.

Skömmu eftir aldamótin voru kvikurásirnar vaxnar saman í eina og mynduðu nú einn miðlægan gíg í miðju nær alveg hringlaga keilu rétt eins og verið hafði fyrir stórgosið 1956.

 

Vilja vara við hlíðaskriði

Rannsóknir vísindamannanna sýna einnig að hraun- og gjóskulög til skiptis hafa veitt nýju keilunni ákveðinn stöðugleika.

 

Með samanburði við gögn frá nálægu eldfjalli, Shiveluch sem ekki hefur náð að byggja upp nýja keilu, fæst enn betri innsýn í það hvenær eldfjöll eru stöðug og hvenær óstöðug. Þessi þekking skiptir höfuðmáli varðandi það að vara við hlíðaskriði eins og því sem varð við Bezymianny 1956 og Anak Krakatau 2018.

 

Í hlíðaskriði rennur heil fjallshlíð utan af fjallinu og ef hún lendir í sjó, veldur hún óhjákvæmilega flóðbylgju. Hrun af þessu tagi hafa í sögunni verið meðal allra banvænustu ógna sem af eldgosum stafa.

Indónesíska eldfjallið Anak Krakatau gaus árið 2018 og olli banvænni flóðbylgju þegar hlíðarnar féllu í hafið. Eftir gosið var eldfjallið aðeins þriðjungur af upphaflegri stærð.

Nafnið „Anak Krakatau“ merkir barn Krakatau og vísar einmitt til þess að fjallið hefur byggt sig upp á ný. Upphaflega eldfjallið, Krakatau, varð meira en 36.000 manns að bana árið 1883 – einkum vegna flóðbylgju eftir að fjallshlíðin féll saman og olli mikilli flóðbylgju.

 

Þekking sem nýtist á Hawaii

Víðs vegar á hnettinum eru eldkeilur sem geta valdið mikilli hættu ef hlíðarnar falla. Sum þeirra má m.a.s. telja meðal þeirra allra hættulegustu og afleiðingarnar gætu jafnast á við hrungosið á Krakatau 1883.

 

Meðal þeirra eldfjalla sem vísindamenn fylgjast náið með er Kilauea á suðausturhluta Hawaii. Kilauea gerir reyndar ekki miklu meira en að standa upp úr haffletinum en langstærstur hluti þessarar gríðarháu og óstöðugu eldkeilu er undir yfirborðinu.

 

Nú þegar sígur suðurhlíðin, nefnd Hilina Slump, um 10 cm á ári en menn óttast að þrýstingur frá hraunkviku í nýju gosi ásamt þyngd fjallshlíðarinnar sjálfrar valdi gríðarmiklu neðansjávarskriði þannig að keilan falli saman.

Fimm sögufræg, banvæn eldgos

Að meðaltali deyja meira en 1.000 manns árlega af völdum eldgosa, en af og til verða eldgos þar sem mörg þúsund manns týna lífi.

1815: Tambora, Indónesía

92.000 létust. Aðal dánarorsök: hungursneyð.

1883: Krakatau, Indónesía

36.417 létust. Aðaldánarorsök: flóðbylgja.

1902: Mt. Pelée, Martiník

29.025 létust. Aðaldánarorsök: öskufall.

1985: Nevado del Ruiz, Kólumbíu

23.000 létust. Aðaldánarorsök: aurflóð.

1792: Unzen, Japan

14.300 létust. Aðaldánarorsök: sprenging, flóðbylgja.

Slíkur atburður myndi valda gífurlegri hættu á Hawaii en eyjarnar eru þó svo langt frá meginlöndum að orka flóðbylgjunnar myndi dreifast út um mjög stórt svæði.

 

Sumir útreikningar hafa sýnt að flóðbylgjan gæti orðið 3-5 metra há þegar hún næði vesturströnd Ameríku en nýjustu tölvulíkön sýna fremur eins metra háa bylgju. Önnur eldfjöll þar sem hlíðaskriðshætta er fyrir hendi eru miklu nær þéttbýlum svæðum en Kilauea. Þetta á ekki síst við um Tejde á Tenerife en öflug flóðbylgja þaðan gæti mögulega haft áhrif í Vestur-Evrópu.

 

Bætt innsýn í hringrás eldkeilna getur komið sér afar vel fyrir þær 500 milljónir manna sem þrátt fyrir áhættuna eiga sér bústaði í hlíðum eldfjalla.

 

Dagsdaglega veitir nábýlið við eldfjallið frjósaman landbúnaðarjarðveg, heitt vatn og orku. En gjaldið fyrir þessi þægindi felst í stöðugri hættu af stóru og eyðileggjandi gosi.

 

En hvort heldur það verður Kilauea eða einhver önnur eldkeila sem næst setur fólk í lífshættu með hlíðaskriði, hefur Bezymianny lagt sitt af mörkum til að auðvelda mönnum að vara við hamförum í tæka tíð.

BIRT: 05/05/2022

HÖFUNDUR: Niels Halfdan Hansen

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: Claus Launau,© Sentinel-2/MDPI/Lotte Fredslund,© Nurul Hidayat/Bisnis Indonesia/EPA/Ritzau Scanpix,

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is