Извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году не только нарушило глобальное воздушное сообщение, но и поставило под сомнение функционирование стратегий прогноза, используемых VAAC, основанных только на пространственном отслеживании облака пепла. Совещание экспертов доработало стратегии, основанные на пороговых значениях концентрации пепла, и позволило возобновить полеты быстрее, обеспечивая при этом безопасность пассажиров и летного персонала.
«Во время извержения вулкана из вулканического жерла выбрасываются осколки размером от нескольких микрон до более 2 метров», – объясняет Эдуардо Росси, исследователь из отдела наук о Земле факультета наук UNIGE и первый автор книги учиться. Чем крупнее частицы, тем быстрее и ближе к вулкану они падают, уменьшая концентрацию пепла в атмосфере. «Вот почему новые стратегии интегрировали пороговые значения концентрации, лучше определяющие опасность для авиационных двигателей.
Для работы от 2 миллиграммов на кубический метр у авиакомпаний должны быть утвержденные меры безопасности », – говорит исследователь из Женевы.
Агрегаты частиц, влияющие на модели прогнозирования
Несмотря на существующие знания об облаках пепла, после извержения Эйяфьятлайокудль в 2010 году несколько открытых вопросов остались без ответа, включая открытие в Великобритании частиц, которые были намного больше, чем ожидалось. «Мы хотели понять, как это стало возможным, точно проанализировав частицы пепла вулкана Сакурадзима в Японии, который извергался 2-3 раза в день на протяжении более 50 лет», – говорит Костанза Бонадонна, профессор Департамента Земли. Наук в UNIGE.
Используя клейкую бумагу для сбора пепла до того, как он упадет на землю, группа ученых уже наблюдала во время извержения Эйяфьятлайокудля, как микрометрические частицы группируются в кластеры, которые после столкновения с землей уничтожаются. «Он играет важную роль в скорости осаждения, – отмечает Эдуардо Росси. Собранные в агрегаты, эти микрометровые частицы падают намного быстрее и ближе к вулкану, чем предсказывают модели, потому что они в конечном итоге тяжелее, чем если бы они падали по отдельности.
Это называется преждевременным осаждением. "
Эффект рафтинга, теоретически признанный невозможным
В Японии команда UNIGE сделала новое важное открытие: наблюдение за эффектом рафтинга. Используя высокоскоростную камеру, вулканологи наблюдали за осаждением пепла в режиме реального времени и обнаружили ранее невидимые агрегаты, названные скоплениями сердцевины. «Они образованы большой частицей размером 100-800 микрон – ядром, которое покрыто множеством мелких частиц размером менее 60 микрон», – объясняет Костанца Бонадонна. И этот внешний слой мелких частиц может действовать как парашют над ядром, задерживая его осаждение.
Это эффект рафтинга. "
Этот эффект рафтинга был теоретически предложен в 1993 году, но в конце концов объявлен невозможным. Сегодня его существование убедительно доказано прямым наблюдением и точным теоретическим анализом, что стало возможным благодаря высокоскоростной камере. «Работая с Фрэнсис Беккет из Метеорологического бюро Великобритании, мы провели несколько симуляций, которые позволили нам ответить на вопросы, возникшие в связи с извержением вулкана Эйяфьятлайокудль и необъяснимым открытием этих негабаритных частиц пепла в Великобритании.
Это был результат этого рафтингового эффекта, который задержал падение этих агрегатов », – с энтузиазмом говорит Эдуардо Росси.
Теперь, когда агрегаты золы, кластеры с сердцевиной и эффект рафтинга были изучены, необходимо собрать более точные физические параметры частиц, чтобы однажды их можно было интегрировать в рабочие модели VAAC, для которых размер и плотность играют решающая роль в расчете концентрации золы в атмосфере.