新しいコンピューターモデルは、火山の崩壊と津波を予測します

個人が火山を聞くと、燃える噴火が空中に爆発することを想像する傾向があります。ただし、火山は、側面または側面で横向きに崩壊して崩壊する可能性があります。このような崩壊は、爆発的な噴火と同じくらい壊滅的であり、時には致命的な津波や地滑りを引き起こします。このような劇的な変化を引き起こすものは、長い間科学者を興味をそそられてきましたが、最近の研究ではこの問題に光が当てられています。彼女の科学者は、マグマが地面の下から上向きに膨らんだときに動作する不可能な力をシミュレートするために、高度なコンピューターシミュレーションを開発しました。彼らが見つけたのは、火山の形状、内部の断層勾配角、マグマの上昇の高さはすべて、勾配が動き始めるかどうかに影響を与えるということです。この研究は知的演習ではありません。火山の脇腹が崩壊する前に、当局が早期警告標識を検出し、周辺のコミュニティにもう少し準備する時間を与えるのに役立ちます。火山を瀬戸際に押し込む隠された力火山の斜面は突然崩壊しません。 2つが必要です。山の弱点が滑りやすいスライドとして機能し、強力な力を押し進める力です。その力の主な容疑者はマグマであり、それが表面すると溶岩として現れる溶けた岩です。マグマが骨折に押し込むと、火山の側面の巨大なブロックを送るのに十分な強度を構築できます。1980年5月18日にセントヘレンズ山の噴火は、灰と火山ガスの柱を80,000フィート以上高く送りました。ペンシルベニア州の地球科学部の准教授であるクリステル・ウォーティエは、火山の側面の崩壊が近くのコミュニティを脅かす可能性のあるセントヘレンズ山のような火山の安定性を測定できる新しいモデルの開発を主導しました。 （クレジット：米国地質調査） 「火山の下を流れるマグマは、地殻を信じられないほどの圧力の下に置きます - 水圧をはるかに超えて、」 ペンシルベニア州地球科学者 クリステル・ウォーティエは言った。 「火山を不安定にして崩壊させることができる岩に大きなストレスをかけています。」この圧力は、ハワイのKīlauea、イタリアのエトナ、レニオン島のピトン・デ・ラ・フルーンーズなどの火山での横方向の動きの遅い動きに関連しています。場合によっては、これらの忍び寄るシフトは何年も続き、その後突然壊滅的な崩壊にカスケードします。より良いモデルを構築します火山システムは非常に複雑であるため、Wauthierと彼女のチームはモデルを簡素化して、マグマの侵入だけで生じるストレスに焦点を合わせました。彼らは、マグマ自体が脇腹の動きを生成する効果をよりよく定義するために、重力や構造圧を含む他の力を除外しました。 2次元有限要素シミュレーションでは、科学者はさまざまな火山の形、勾配角、断層の向きを実験しました。また、マグマが破裂し、バットストレスを追加したり、山の片側にサポートを追加したりするとテストした深さが変化し、結果が変化しました。彼らが使用した主要な測定は、クーロンストレスの変化として知られています。これは、火山の状況が滑りを助長するかどうかを測定します。無限のシミュレーションを通じて、明確なパターンが現れました。右端の面積の半分以上で脇腹のスリップが好まれるエンドメンバーのケースと条件を強調する概略図。概略図は、非対称の場合の観測されたパターンが同じであるため、対称モデルのジオメトリのみを描写します。 （クレジット：地球物理学研究の堅実な地球ジャーナル） マグマが火山の中央領域に侵入すると、浅い断層が滑る可能性が最も高かった。急な斜面でさえ、この全体的な不安定性を防ぐことはできませんでした。一方、マグマが急な火山の下でより深いレベルに押し付けられたとき、急勾配の傾斜断層でさえも脆弱でした。非対称性、または非対称バットストレスは、全体的な不安定性にわずかな影響しかありませんでした。おそらく最も印象的な発見は、研究者が実際の火山のモデルをより単純な平面モデルに対して形状に並置したときに来ました。地形を無視して、彼らは発見し、地面の動きを推定し、ストレスを分配することの低い側で一貫して誤りを犯しました。 17度を超える斜面の火山の場合、そのような違いは不安定な結果に安定した結果を逆転させることさえできます。その観察は、リスクを推定するときに火山の形状を考慮することの重要性を強調しています。過去の災害からの教訓歴史は、なぜこの研究がそのような重要性があるのかについての鋭いリマインダーを教えてくれます。 1980年、ワシントン州のセントヘレンズ山は、北面が崩壊した後、爆発的に爆発しました。噴火により57人が死亡し、200人近くの家を燃やし、数マイルの森林を平らにしました。崩壊は、最終的なトリガーに役立つ地震である斜面を緩めたマグマの侵入によってプリロードされていました。1883年、インドネシアのアナック・クラカタウ火山は、高さ100フィートを超える津波を生成した一連の爆風で爆発しました。 36,000人以上が消滅しました。 100年後の2018年、同じ火山が壊滅的な側面崩壊に耐え、再び致命的な津波を生み出しました。研究者は後に、最終的に崩壊する前に、斜面がゆっくりと忍び寄っていたと判断するでしょう。茶色の好まれたスリップ条件の提案された場所を含む3つの例の火山のスケッチ。モデル化された建物の斜面は、それぞれ20°、8°、および32°でした。 （クレジット：地球物理学研究の堅実な地球ジャーナル） グアテマラのパカヤなどの他の火山は、マグマに関連して複数の側面の動きを示します。新しいモデルは、これらの側面の一部がゆっくりと忍び寄る理由を説明し、他の側面は断層のジオメトリとマグマの深さに応じて突然崩壊します。現実の世界のアプリケーションへの移行ウォーティエと彼女のチームは、彼らの仕事が火山の監視に具体的な影響を与えることを望んでいます。特定の条件下でどの斜面が最も危険にさらされているかを特定することにより、科学者は地震計やGPSモニターなどのセンサーをどこに配置するかについて改善された決定を下すことができます。これらの脆弱な側面が一定の時計の下にあることは、当局に貴重な時間または数日分の警告さえ与えるかもしれません。「この基本的な研究には、特定の崩壊の危険性と不安定な可能性が高い火山のセクションをよりよく評価するための用途がある可能性があります」とWauthier氏は述べています。 「長期にわたって、このタイプの研究をやる気にさせることは、火山のエッジエッジコミュニティが、崩壊が必要である場合に先立って計画を立てて避難するための時間を与えることで役立つかもしれません。」クーロンストレス変化プロファイルの比較：浅い斜面火山と浅い浸漬レシーバー断層。 （クレジット：地球物理学研究の堅実な地球ジャーナル） 境界を見る科学者は、彼らのモデルが理想的なシステムであると警告しています。実際の火山には、地下水の影響を通じて重力荷重、構造応力、拡張などの追加の力があります。彼らのモデルは、岩石がシンプルで予測可能な方法で作用すると仮定しますが、実際には、岩石や断層材料がより複雑なパターンで失敗することがよくあります。それにもかかわらず、この調査結果は、断層のあるマグマの行動に関するより大きな洞察に向けて、重要な足がかりを提供します。Wauthier氏によると、将来の仕事には、3次元の幾何学や重力などのその他の要因を組み込むことにより、モデルのさらなる改善が含まれると述べた。各アップグレードは、科学を自然界の条件に近づけ、最終的にはより良いハザード予測をもたらします。研究の実際的な意味この研究は、火山の周りに住んでいる個人が、どのような危険にさらされる可能性のある危険性についての不確実性を少なく理解できるようにするため、重要です。火山を不安定にする内部条件を特定することにより、科学者はより効率的な監視ネットワークを構築し、崩壊前に早期の警告を提供できます。その知識は、噴火での生活を支援し、致命的な津波を寄せ付けないようにし、人口を破滅的な驚きから保護するかもしれません。また、この研究により、火山学者は地上変形データをより正確に解釈し、マグマが勾配運動を制御しているかどうかを過大評価または過小評価する可能性を減らします。最終的に、この種のモデリングは、世界で最も致命的な火山のいくつかを中心としたコミュニティのために、より強力なシステムをエンジニアリングするための重要な貢献となる可能性があります。関連するストーリー #新しいコンピューターモデルは火山の崩壊と津波を予測します