وقوع آتشفشان چگونه پیشبینی میشود؟
جام جم/ يکي از فوايد مطالعه آتشفشانها، پيشبيني فعاليت مجدد آتشفشانهاي خاموش يا نيمهفعال است. شايد اين سوال که چگونه فعاليت مجدد آتشفشانهاي خاموش يا نيمه فعال پيشبيني ميشوند، ذهن خيليها را به خود مشغول کرده باشد. اطلاع از زمان وقوع فوران، شدت احتمالي فوران و مکانهاي مورد تهديد به بسياري از سوالات مرتبط با چگونگي پيشبيني وضعيت آتشفشانها پاسخ ميدهد. در اين ميانگاهي خود آتشفشان به تنهايي آسيبرسان نيست ولي پديدههاي ثانويه حاصل از آن مانند بستهشدن مسير رودخانه توسط گدازه، شکستن ديواره سد نزديک محل انفجار يا ايجاد سيل حاصل از ذوب برفها و يخچالها توسط گرماي آتشفشان خطرناک و مخرب هستند. خوشبختانه پيشبيني وقايع آتشفشاني از پيشبيني زمينلرزهها آسانتر و با اطمينان بيشتري همراه است. البته براي اينکه بتوانيم درباره فعاليت يک آتشفشان اظهارنظر کنيم بايد تمام عواملي را که به پيشبيني فعاليت آتشفشان کمک ميکند، جمعآوري و براي آن آتشفشان يک پرونده و شناسنامه تشکيل بدهيم. به اين ترتيب ميتوانيم تمام تغييرات آتشفشان را بررسي و ثبت کنيم. عوامل مورد بررسي در پيشبيني وقايع آتشفشاني عوامل تکتونوماگمايي: براي پيشبيني وقايع آتشفشاني بايد بدانيم آتشفشان در چه نوع محيط تکتونوماگمايي (زمين ساخت ورقهاي) واقع است يعني منطقهاي که کوه آتشفشان در آن قرار دارد يک منطقه سابداکشن (فرورانش)، ريفتي (ريفت يا کافت جايي است که ليتوسفر براثر رژيم تکتونيکي کششي شکسته شده است) يا گسلهاي است. وقتي محيط تکتونيکي را شناختيم بايد بررسي کنيم که آيا عامل مولد ماگما يعني مادهاي طبيعي که داغ و سيال(حجم غالب آن سيال است) بهطور معمول سيليکاتي است(به صورت خيلي نادر ميتواند کربناتي هم باشد) و ماده اصلي سازنده سنگها به شمار ميآيد، هنوز فعال است يا خير؟ و در صورتي که وقوع آتشفشان ناشي از فرورانش است، آيا هنوز سابداکشن ادامه دارد يا خاتمه يافته است؟ پتروگرافي و تحول سنگشناسي: توالي سنگهاي يک آتشفشان بايد بهطور دقيق مطالعه شود تا از اين راه وضعيت فورانهاي گذشته، فاصله بين فورانها و روند تقريبي آنها مشخص شود و بتوان در مورد فورانهاي احتمالي آن اطلاعاتي به دست آورد. کنترل لرزهاي: گاه در مناطقي که آتشفشان وجود دارد، زمينلرزههايي رخ ميدهد که شايد بتوان اين زمين لرزهها را به عنوان نشانههايي قابل اطمينان براي تجديد حيات آتشفشانهاي آن منطقه دانست چرا که آشيانه يک آتشفشان هنگام آرامش داراي ارتعاشات منظم و طبيعي است. ولي هنگامي که آشيانه ماگمايي دچار تحول شود، ارتعاشات آن غيرعادي ميشود بنابراين در ميان انواع روشهاي مراقبت از آتشفشانها، کنترل لرزهاي را بايد پيشبيني مطلوبي قلمداد کرد. در بيشترحالات، پيشبيني به وسيله لرزهسنجهاي ثبتکننده بهطور خودکار انجام ميگيرد، بهگونهاي که اين دستگاهها پيام فوري و تفسير سريع آن را براي ايستگاههاي علمي مخابره ميکنند. اما هميشه تفسير دقيق يافتههاي لرزهنگارها و کلينومترها امکانپذير نيست، بخصوص در زمينه انفجار آتشفشانهاي چينهاي که با خطر همراه هستند و در حلقه آتش اطراف اقيانوس آرام تعداد بيشماري از آنها وجود دارد. در شهر واچي، 51 نوع از اين لرزهسنجهاي ثبتکننده به کار گرفته شده است. ماگمايي که در حال بالاآمدن است، باعث ايجاد ارتعاشي با سرعت متوسط km/s 5 در زير آتشفشان ميشود. اين ارتعاشات بيانگر اين موضوع هستند که ماگما در حال نزديکشدن به سطح زمين است. برخي از آتشفشانهاي شناختهشده دنيا داراي شبکه خوبي از لرزهنگارها هستند. به اين وسيله بهطور دقيق ميتوان کانون ارتعاشات را تشخيص داد. اين کانونهاي لرزهاي به موازات ماگما عمل ميکنند و بهوسيله آنها ميتوان فورانهايي را که در آينده ممکن است صورت گيرند، پيشبيني کرد. گاهي خود آتشفشان بهتنهايي آسيبرسان نيست ولي پديدههاي ثانويه حاصل از آن مانند بستهشدن مسير رودخانه توسط گدازه يا شکستن ديواره سد نزديک محل انفجار خطرناک و مخرب است . در اين مورد همچنين عقيده بر اين است که جزر و مدهاي غيرطبيعي زمين که بهوسيله اثر جاذبه ماه بر پوسته زمين صورت ميگيرد، باعث فوران کوه آتشفشان اگوستين در آلاسکا شده است. البته به شرط اينکه در اثر اين پديده، ماگما به اندازه کافي بالا آمده باشد. 14 تا 17 فوران کوه آتشفشان سنتهلن در بين سالهاي 1980 تا 1987 هم با همين پديده مرتبط بودهاند. اندازهگيري نقاط ارتفاعي و شيبسنجها: هنگامي که ماگما در حال بالاآمدن از آتشفشان باشد، امکان بادکردن يا متورمشدن کوه آتشفشان وجود دارد. بنابراين اگر ما قبلا ارتفاع دقيق نقاطي از کوه آتشفشان را داشته باشيم، ميتوانيم بالاآمدن ماگما را پيشبيني کنيم. فعاليت لرزهها غالبا با تغيير شکل زمينهاي اطراف کوه آتشفشان همراه است که اين تغييرات توسط تئودوليتها و شيبسنجها بررسي و اندازهگيري ميشود. شيبسنجها ابزاري دقيق هستند که قادر به اندازهگيري شيب در روي زمين با دقت يک ميليمتر در هر کيلومتر هستند. بهطور کلي 2 نوع شيبسنج وجود دارد؛ شيبسنج نوع الکترونيکي و نوع خشک که هر دو نوع قادر به ثبت حرکات زمين هستند و ميتوان آنها را در محلهاي مناسبي در اطراف آتشفشان نصب کرد. اين ابزار هنگام بالاآمدن ماگما که سبب بادکردن و تورم در کوه آتشفشان ميشود، تغييرات را بررسي و تفسير ميکند. اين تغييرات و مراحل حيرتانگيز همگام با تغيير درکوه آتشفشان براي فوران به آهستگي صورت ميگيرند. به عنوان مثال آتشفشانهاي فونا و ليکارو ـ که هر دو قبل از فوران حدود يکمتر متورم شده بودند ـ بعد از فوران به حالت اوليه خود برگشتند. همچنين هجوم ماگما به درياچههاي بسته که بهطور آهسته صورت ميگيرد نيز باعث تورم در کوهها ميشود. فرونشستهاي سريع در طول پهلوها و کنارههاي يک آتشفشان غالبا منجر به تخليه بادکردگي و تورم آتشفشانها ميشود. به عنوان مثال ميتوان به از بينرفتن سريع تورم آتشفشان کرامل اشاره کرد. بارزترين مثال بادکردگي و تورم آتشفشانها و نتايج مخرب حاصل از آن را ميتوان در شيبهاي برجسته کوههاي سنتهلن که 2 ماه قبل از فورانهاي آتشفشاني بهوقوع پيوسته است، مشاهده کرد. البته اين موضوع را بايد دانست که اگر فورانهاي آتشفشاني همراه با زمينلرزه و زمينلغزه باشند، بايد نرخ تورم را نتيجه عملکرد هر دو عامل دانست. مشاهدههاي پيوسته: مشاهده پيوسته آتشفشانهاي خاص، اغلب نمايانگر اين امر است که نه بهطور يقين، اما احتمالا فورانهايي در آينده رخ خواهد داد. براي اثبات چنين فرضيهاي، کمتر از 50 مورد از 89 آتشفشاني که احتمال مخرببودن آنها بيشتر بود، موضوع بحث و بررسيهاي مفصل و دقيق در سال 1983 قرار گرفت. البته تعيين مخرببودن آتشفشانهايي که جزو آتشفشانهاي مخرب طبقهبندي شدهاند نيز کار سهل و آساني نيست. 2 فوران فاجعهانگيز که در سال 1991 بهوقوع پيوست، از جمله اين موارد محسوب ميشوند. البته خوشبختانه زماني که آتشفشان پنتاتوبا فوران کرد، وسايل جلوگيري از ضرر و زيان حاصل از آن در منطقه نيز ايجاد شد. همچنين آتشفشان آنزه در کيوشو در سال 1966 از ميان 3 آتشفشان فعال کشور ژاپن با داشتن اثرات مخرب و پتانسيل بالا براي بررسيها و مشاهدههاي علمي انتخاب شد. بررسي تغييرات کمي و کيفي گازهاي آتشفشاني: افزايش خروج گاز يا تغييرات نسبت آنها از دهانه آتشفشان، از مدتها قبل به عنوان يک نشانه از فورانهاي آتشفشاني شناخته شده بود. از آنجا که افزايش خروج مواد فرار به علت نزديکشدن ماگما به سطح زمين است، جمعآوري اين قبيل اطلاعات اغلب مشکل است زيرا ابزارهاي بررسي و جمعآوري مواد خروجي بايد در نزديک آتشفشان نصب شود. اين موارد اغلب براي زمينشناسان خطرناک است. البته امروزه چنين مشکلاتي را با بهکارگيري آناليزهاي مادون قرمز و گيرندههاي الکتروشيميايي خاصي ميتوان برطرف کرد، بهطوري که آنها را ميتوان در مکانها و فاصلههاي مناسب و دور از خطر فوران نصب کرد. ترکيب شيميايي گازها بعد از يک فوران به اين ترتيب تغيير ميکند: در آغاز HCL، HF، NH4 ،CL ، H2O، CO و O2 خارج ميشود (مرحله هالوئيد)، بعد از آن O2، H2S، H2O، CO، H2، SO2 (مرحله سولفورها) و سرانجام بخار داغ. بنابراين افزايش مقدار CO2، SO2 و H2S يا افزايش درجه بخار آب و فشار گاز براي ما از جمله عوامل شاخص و فاکتورهاي اساسي هستند. وقتي فعاليت افزايش مييابد، ترکيب گازها تغيير ميکند. مطالعه مداوم گازهاي آتشفشاني سرانجام پيشبيني فورانها را امکانپذير ساخت. به هر حال اين مساله قابل توجه است که کنترل مداوم اين قبيل موارد در کل جهان، به يک شبکه گسترده غني محتاج است. دهانه آتشفشان نوادو که بخارهاي آب را به اسيدسولفوريک تبديل ميکرد، براي دانشمندان يک هشدار تکاندهنده قبل از فوران بود. همچنين از اين قبيل بررسيها ميتوان بخارهاي سولفوري آتشفشان مونته را ياد کرد که بخارهاي سولفوري حاصله با نقره واکنش داده و رنگ آن را سياه ميکرد. در پايان نيز ميتوان از کوههاي پيرامون شهر واشنگتن ياد کرد که افزايش فومرولها يا گازهاي آتشفشاني و مواد فرار آن اندازهگيري و با اين روش به عنوان يک آتشفشان فعال در آينده معرفي شد. تجسس به وسيله ماهوارهها: گاهي اوقات تصاوير گرفتهشده از راه دور توسط ماهوارهها ميتواند آنوماليهاي حرارتي ناشي از بالاآمدن ماگما و گرمشدن سنگهاي نزديک به سطح زمين را در مناطق فعال نشان دهد. به عنوان مثال در سال 1989، تصاوير ماهوارهاي آند مرکزي ثابت کرد که در آن ناحيه به جاي16 آتشفشان فعالي که در دياگرامهاي آتشفشانهاي فعال سال 1963 به چاپ رسيده بود،60 آتشفشان فعال وجود دارد. همچنين امروزه محققان سيستم اعلام خطر تازهاي ابداع کردهاند که قادر است چند روز قبل از آتشفشان، وقوع آن را اطلاع دهد. در سيستم جديدي که با استفاده از ماهوارههاي موقعيتياب تکميل شده است، موقعيت زمينهاي اطراف آتشفشان بهطور مستمر تحتنظر قرار ميگيرد و هر نوع حرکت غيرعادي در اين زمينها ـ که ميتواند مقدمه بروز آتشفشان باشد ـ به دقت اندازهگيري ميشود تا در صورت تشخيص حتميبودن وقوع حادثه، به ساکنان مناطق اطراف هشدار داده شود. اولين نمونه از اين سيستم جديد مراقبت از تغييرات آتشفشان، در ايتاليا راهاندازي شده است.نحوه عمل سيستم اعلام خطر وقوع آتشفشان به اينگونه است که در زمينهاي 2 طرف خطوط گسست آتشفشان، صفحات براق بزرگي از جنس فولاد نصب ميشود. ماهوارههايي که کار تعيين موقعيت را انجام ميدهند، هر روز يکبار در هنگام گردش بر فراز منطقه مورد نظر موقعيت اين صفحات را اندازهگيري ميکنند. هنگام بروز آتشفشان، جوشش گدازههايي که قرار است از قعر زمين بيرون بجهند سبب ميشود تا زمينهاي اطراف کوه شروع به حرکت کنند و اين حرکت ميتواند به چندين سانتيمتر در روز هم برسد. ماهوارهها با مشاهده تغيير موقعيت صفحات فلزي و تعيين الگوي مداوم اين تغييرات، ايستگاههاي زميني را از خطر وقوع آتشفشان آگاه ميکنند. به اعتقاد ابداعکنندگان سيستم جديد، روش جديد شناسايي آتشفشان از جهتهاي مختلف بر سيستمهاي کنوني که با استفاده از ايستگاههاي زميني تغييرات را ثبت ميکنند، برتري دارد. مزيت نخست، دقت بيشتر سيستم جديد است که ميتواند حرکت زمين را با دقت يک سانتيمتر مشخص کند و اين امري است که از عهده بسياري از ايستگاههاي زميني موجود ساخته نيست. مزيت ديگر سيستم جديد نسبت به نمونههاي مشابه خود، آن است که ماهوارهها قادر هستند با مشاهده دودي که قبل از بروز آتشفشان يا پس از آن از کوه خارج ميشود و فضاي اطراف را ميپوشاند و تعيين موقعيت دقيق مسير حرکت اين دود، هواپيماهاي مسافربري را که احيانا در مسير حرکت اين توده متراکم گاز قرار دارند به موقع از اين خطر آگاه کنند. سومين مزيت سيستم جديد آن است که ميتواند با عکسبرداري از بقاياي آتشفشانها طي قرون گذشته که آثار آن در زمينهاي اطراف آتشفشان باقي مانده است، ممکنترين مسير حرکت گدازههاي آتشفشاني را مشخص کند و به اين ترتيب به افرادي که قصد دارند در زمينهاي اطراف آتشفشانها اقامت کنند، مناسبترين مکانها را پيشنهاد کند. بايد توجه داشت که تجسس و پيشبيني توسط ماهوارهها مقرون به صرفه نيست و گران است و در حال حاضر استفاده از آن در مراحل اوليه خود است، ولي به هر حال ميتواند بهترين جنبههاي پيشبيني براي فورانهاي آتشفشاني باشد و به طور فزايندهاي، کنترل جابهجايي قائم و افقي زمين را در اطراف آتشفشانها در آينده نشان دهد. رفتارهاي غيرطبيعي حيوانات: حرکات غيرطبيعي حيوانات در بعضي موارد دال بر نزديکي فورانهاي آتشفشاني مخرب است. بعد از فوران فاجعهآميز کوه پله در 8 مي 1902، در حالي که 30هزار نفر در سنت پير کشته شدند، فقط جسد گربهاي پيدا شد. چرا که پرندگان مهاجر به جاي آنکه مثل هميشه روي درياچهاي نزديک سنتپير بمانند، روانه جنوب آمريکا شدند. از طرف ديگر روي شيب کوه مارهاي زيادي زندگي ميکردند، اما در نيمه دوم آوريل محل سکونتشان را ترک کردند. بقيه خزندگان نيز از اين عمل پيروي کردند. در واقع بالارفتن دماي زمين، خروج گازها، لرزشهاي خفيف زمين و ساير پديدههاي هشداردهنده که مورد توجه اندامهاي حسي انسان قرار نميگيرد، موجب پريشاني حيوانات که نسبت به اين عوامل حساس هستند، ميشود. شايد امروزه ايجاد يک سرويس براي پيشبيني فوران آتشفشانهاي خاموش، به مراتب آسانتر از پيشبيني وضع هوا باشد. پيشبينيهاي آتشفشان شناختي، برپايه ثبت تغييرات در رژيم آتشفشان از طريق مشاهده پارامترهاي شيميايي و فيزيکي مطمئن قرار دارد. دفاع در مقابل بلاياي طبيعي دفاع موثر در مقابل فورانها در بعضي حالات امکانپذير است. بمبارانکردن جريان گدازه روان و ديوارههاي دهانه آتشفشان توسط هواپيما يا توپخانه، احداث آببندها يا ساير سدها در مسير گدازه يا کشيدن تونلهايي به داخل دهانه آتشفشان براي کاستن آب درياچهها از جمله اين روشهاي موثر محسوب ميشوند. همانطور که به عنوان مثال آب بندها و پشتهها براي مقابله با گدازههاي مايع در جزاير هاوايي با موفقيت مورد استفاده قرار ميگيرند هنگام فورانهاي سالهاي 1956 و1960 پشتههاي سنگي حتي در مقابل جريان قوي گدازه ايستادگي کردند. استفاده از آببندها و پشتهها در مقابل روانههاي گلولاي نيز امکانپذير است. براي جلوگيري از آنها لازم است آب مازاد از دهانههاي آتشفشان بيرون کشيده شود. به اين منظور، تونلي انحرافي از قسمت بيروني شيب مخروط آتشفشان به داخل دهانه آن کشيده ميشود. همراهان عزيز، آخرين خبر را بر روي بسترهاي زير دنبال کنيد: آخرين خبر در سروش http://sapp.ir/akharinkhabar آخرين خبر در ايتا https://eitaa.com/joinchat/88211456C878f9966e5 آخرين خبر در آي گپ https://igap.net/akharinkhabar آخرين خبر در ويسپي http://wispi.me/channel/akharinkhabar آخرين خبر در بله https://bale.ai/invite/#/join/MTIwZmMyZT آخرين خبر در گپ https://gap.im/akharinkhabar