Innhold
- Hva er vulkansk aske?
- Egenskaper til vulkansk aske
- Askutbrudd og Askekolonner
- Ash Plumes, Ashfalls og Ash Fields
- Effekten av vulkansk aske
- Innvirkning på menneskers helse:
- Effekter på landbruket:
- Innvirkning på bygninger:
- Effekt på apparater:
- Effekt på kommunikasjon:
- Effekt på kraftproduksjonsanlegg:
- Effekter på bakketransport:
- Innvirkning på lufttransport:
- Effekt på vannforsyningssystemer:
- Innvirkning på spillvannssystemer:
- Planlegging for vulkansk aske
Vulkansk aske fra Cleveland Volcano, som ligger på Chuginadak Island i Aleutian Island Chain utenfor Alaska. NASA-bilde tatt av Jeff Williams, Flight Engineer, fra den internasjonale romstasjonen. Større bilde.
Hva er vulkansk aske?
Vulkansk aske består av partikler i pulverstørrelse til sandstørrelse av stollbart bergmateriale som har blitt blåst i luften av en vulkan som bryter ut. Begrepet brukes om materialet mens det er i lufta, etter at det har falt ned i bakken, og noen ganger etter at det er blitt lipt inn i berg. Begrepene "vulkansk støv" og "vulkansk aske" brukes begge om samme materiale; "vulkansk støv" brukes imidlertid mer passende for pulverstørrelse.
Vulkansk aske fra Mount St. Helens, 1980-utbrudd. USGS image, D.E. Wieprecht. Større bilde.
Vulkansk askepartikkel sett med et skannende elektronmikroskop. USGS bilde av A.M. Sarna-Wojcicki. Større bilde.
Egenskaper til vulkansk aske
Ved første øyekast ser vulkansk as ut som et mykt, ufarlig pulver. I stedet er vulkansk aske et bergmateriale med en hardhet på omtrent 5+ på Mohs Hardness Scale. Den er sammensatt av uregelmessig formede partikler med skarpe, taggete kanter (se mikroskopisk utsikt). Kombiner den høye hardheten med den uregelmessige partikkelformen, og vulkansk aske kan være et slipende materiale. Dette gir disse bittesmå partiklene muligheten til å skade flyvinduer, være irriterende for øynene, forårsake uvanlig slitasje på bevegelige deler av utstyret som de kommer i kontakt med, og forårsake mange andre problemer som diskuteres nedenfor i delen "Impact of Volcanic Ash".
Vulkaniske askepartikler er veldig små i størrelse og har en vesikulær struktur med mange hulrom. Dette gir dem en relativt lav tetthet for et bergmateriale. Denne lave tettheten, kombinert med den svært små partikkelstørrelsen, gjør at vulkansk aske kan føres høyt inn i atmosfæren ved et utbrudd og bære lange avstander fra vinden. Vulkansk aske kan forårsake problemer i lang avstand fra vulkanutbruddet.
Vulkaniske askepartikler er uoppløselige i vann. Når de blir våte, danner de en slam eller gjørme som kan gjøre motorveier og rullebaner glatte. Våt vulkansk aske kan tørke til en solid, betonglignende masse. Dette gjør det mulig å plugge stormavløp og stikke i pelsen til dyr som er i det fri når aske faller på samtidig med regn.
Vulkansk aske kolonne: Utbruddssøyle av Mount St. Helens 18. mai 1980. Denne eksplosive frigjøringen produserte en varm kolonne med stigende tephra, vulkanske gasser og innelukket luft som steg til en høyde av 22 kilometer på under ti minutter. Sterk rådende vind bar asken mot øst med omtrent 100 kilometer i timen. På under fire timer falt aske på byen Spokane omtrent 400 kilometer unna, og to uker senere hadde utbruddskyen omkranser jorden. USGS-bilde av A. Post.
Askutbrudd og Askekolonner
Noen magmas inneholder enorme mengder oppløst gass under veldig høyt trykk. Når et utbrudd oppstår, frigjøres plutselig det begrensende trykket på disse gassene, og de ekspanderer raskt, suser fra den vulkanske luftingen og fører små biter av magma med seg. Grunnvann i nærheten av et magma-kammer kan blinkes i damp med samme resultat. Dette er kilden til askepartikler for noen utbrudd. Den enorme mengden varm, rømende, ekspanderende gass som suser fra ventilasjonsåpningen, kan føre en utbruddssøyle med aske og varme gasser høyt opp i luften.
Det medfølgende bildet viser en del av askesøylen produsert av utbruddet i St. I det utbruddet ga den eksplosive frigjøringen av varme vulkanske gasser ut i atmosfæren en kolonne med stigende tephra, vulkanske gasser og innelukket luft som steg til en høyde av 22 kilometer på mindre enn ti minutter. Deretter bar kraftig fremherskende vind asken mot øst med omtrent 100 kilometer i timen. På mindre enn fire timer falt aske på byen Spokane, omtrent 400 kilometer fra ventilasjonsåpningen. To uker senere hadde støv fra utbruddet blitt ført rundt jorden.
Mount St. Helens-utbruddet var eksepsjonelt i sin størrelse og intensitet. En mer typisk askutgivelse vises på bildet øverst på denne siden. På dette bildet slipper Cleveland Volcano, som ligger på Chuginadak Island i Aleutian Island Chain of Alaska, en liten askeskje som i løpet av få minutter løsner fra vulkanen og blir ført bort av vinden.
Vulkanisk askekart: Kart som viser den geografiske fordelingen i USA av askeutfall fra 18. mai 1980-utbruddet av Mount St. Helens. USGS-bilde. Større kart.
Asketykkelse: Askfallforekomster er generelt tykke og grove i partikkelstørrelse nær vulkanen. Imidlertid blir innskuddet på avstand tynnere og finere.
Askeplomme: En lang aske fra Chaitén Volcano i Sør-Chile blåses over kontinentet. Større bilde.
Ash Plumes, Ashfalls og Ash Fields
Når aske slippes ut i luften av en vulkan, har vinden en mulighet til å bevege den. Denne bevegelsen, sammen med luftturbulens, arbeider for å fordele den suspenderte asken over et bredt område. Disse aske skyene som blir beveget av vinden er kjent som aske. Et bilde nedenfor viser en askeskall produsert av utbruddet av Chaitén-vulkanen i Sør-Chile 3. mai 2008. Denne plommen begynner i Chile, krysser Argentina og strekker seg hundrevis av kilometer ut over Atlanterhavet og sprer seg ut når den ferdes.
Når en askeskum beveger seg bort fra den vulkanske utluftningen, har den ikke lenger hast med å slippe ut gasser for å støtte den. De askerte askepartiklene begynner å falle ut. De største askepartiklene faller ut først, og de mindre partiklene forblir suspendert lenger. Dette kan produsere et asfaltforekomst på bakken under askeskummen. Disse ashfallforekomstene er generelt tykkest nær lufthullet og tynne med avstand. Et kart som viser askefordelingen fra 18 mai 1980-utbruddet av Mount St. Helens, er vist på denne siden.
Et askefelt er et geografisk område der bakken er blitt pledd av nedfallet av en aske. Et bilde nedenfor viser et askefelt øst for Chaitén-vulkanen i Sør-Chile fra mai 2008. Det hvite grunndekket av aske kan tydelig sees.
Askefelt: Et askefelt øst for Chaitén Volcano fra mai 2008. Større bilde.
Effekten av vulkansk aske
Vulkanisk aske gir mange farer for mennesker, eiendommer, maskiner, lokalsamfunn og miljø. Flere av disse er detaljert nedenfor.
Innvirkning på menneskers helse:
Personer som blir utsatt for å falle aske eller som lever i det støvete miljøet etter askefall, kan få en rekke problemer. Luftveisproblemer inkluderer irritasjon i nese og hals, hoste, bronkittlignende sykdom og ubehag mens du puster. Disse kan reduseres ved bruk av støvmasker med høy effektivitet, men eksponering for asken bør unngås om mulig.
Langvarige problemer kan inkludere utvikling av en sykdom kjent som "silikose" hvis asken har et betydelig silisiuminnhold. U.S. National Institute of Occupational Safety and Health anbefaler spesifikke typer masker for de utsatt for vulkansk aske. Alle som allerede lider av problemer som bronkitt, emfysem eller astma, bør unngå eksponering.
Tørr vulkansk aske kan feste seg til et fuktig menneskelig øye, og de bittesmå askepartiklene forårsaker raskt øyeirritasjon. Dette problemet er mest alvorlig blant folk som bruker kontaktlinser. Noe hudirritasjon rapporteres av personer i askefallsområder; antall saker og alvorlighetsgraden er imidlertid lav.
Novarupta ashfall: Satellittbilde av landskapet rundt vulkanen Novarupta med asfaltkonturer og pyroklastisk strømningsområde i 1912-utbruddet vist som fargede linjer. Satellittbilde av J. Allen (NASA) ved bruk av data fra University of Marylands Global Land Cover Facility. Kartografi av B. Cole ,. Større bilde.
Effekter på landbruket:
Husdyr har samme øye- og luftveisproblemer som beskrevet ovenfor for mennesker. Dyr som fôrer med beite kan ikke være i stand til å spise hvis asken dekker matkilden. De som spiser fra en asketekket matkilde, lider ofte av en rekke sykdommer. Bønder i askefallsområder kan trenge å gi tilleggsfôr til dyrene sine, evakuere dem eller sende dem til tidlig slakting.
En ashfall på bare noen få millimeter forårsaker vanligvis ikke alvorlig skade på beite og avling. Imidlertid kan tykkere askeopphopninger skade eller drepe planter og beite. Tykke ansamlinger kan skade jorden ved å drepe mikrofytter og blokkere inntreden av oksygen og vann. Dette kan resultere i en steril jordtilstand.
Vulkanisk ashfallskade: Bygninger skadet av en våt aske. USGS-bilde. Større bilde.
Vulkansk aske: USGS-video som forklarer virkningen av vulkansk aske på flytrafikken.
Innvirkning på bygninger:
Tørr ask veier omtrent ti ganger tettheten av nysnø. En tykk askefall på taket av en bygning kan overbelaste den og føre til at den faller sammen (se bilde). De fleste bygninger er ikke designet for å støtte denne tilleggsvekten.
Umiddelbart etter en tung askefall, er en av de prioriterte jobbene å rydde asken fra takene til bygninger. Hvis det faller regn før asken fjernes, kan den tas opp av asken og øke vekten. Våt ask kan ha en tetthet på tjue ganger så mye som nysnø.
Vulkansk aske kan fylle takrennene på en bygning og tette nedløpene. Asken alene kan være veldig tung, og hvis den blir våt fra regn, vil vekten ofte trekke takrenner fra hus. Ask i kombinasjon med vann kan være etsende på takbelegg av metall. Våt aske er også en leder, og når den samles rundt de ytre elektriske elementene i en bygning, kan det føre til alvorlig personskade eller skade.
Klimaanlegg og luftbehandlingssystemer kan svikte eller bli skadet hvis filtrene deres er tilstoppet eller ventilasjonshullene deres er dekket av vulkansk aske. Bevegelige deler på utstyret kan brukes raskt hvis slipende aske kommer imellom.
Effekt på apparater:
Fin aske og støv kan infiltrere i bygninger og forårsake problemer med apparater. Slipeasken kan gi uvanlig slitasje på de bevegelige delene i elektriske motorer. Støvsugere, ovner og datasystemer er spesielt sårbare fordi de behandler mye luft.
Mørke på grunn av vulkansk askefall: Ask i luften kan blokkere sollys og gjøre områder under en askeskum mørk midt på dagen. Soufriere Hills vulkan, bilde fra 1997. USGS image. Større bilde.
Effekt på kommunikasjon:
Vulkanisk aske kan ha en elektrisk ladning som forstyrrer radiobølger og andre sendinger som sendes gjennom luften. Radio-, telefon- og GPS-utstyr kan ikke være i stand til å sende eller motta signaler med en vulkansk vulkan i nærheten. Asken kan også skade fysiske fasiliteter som ledninger, tårn, bygninger og utstyr som er nødvendig for å støtte kommunikasjon.
Effekt på kraftproduksjonsanlegg:
Vulkanisk aske kan forårsake avstengning av kraftgenererende anlegg. Disse anleggene er noen ganger slått av for å unngå skade på asken. De kan forbli nede til asken er fjernet. Dette beskytter essensielt utstyr mot svikt, men forstyrrer strømmetjenesten for millioner av mennesker.
Vulkanisk aske på biler ved Clark Air Base på Filippinene etter utbruddet av Mount Pinatubo i 1991. Denne parkeringsplassen ligger omtrent 25 kilometer øst for utbruddet og fikk omtrent 9 centimeter aske. USGS-bilde av R.P. Hoblitt. Større bilde.
Effekter på bakketransport:
Den første innvirkningen på transport er en begrensning på synligheten. Asken fyller luften og blokkerer sollys. Det kan være så mørkt som natt midt på dagen. Asken dekker også vegmerking. Bare en millimeter aske kan skjule sentrum og grunnlinjer for en motorvei.
En annen innvirkning er på biler. De behandler enorme mengder luft som vil inneholde vulkansk støv og aske. Dette blir opprinnelig fanget av luftfilteret, men det kan fort bli overveldet. Da går slipestøv inn i motoren for å skade nøye maskiniserte deler og tette små åpninger.
Vulkansk aske samler seg på frontrutene til biler, noe som skaper et behov for å bruke vindusviskerne. Hvis viskerne brukes, kan slipemassen mellom frontruten og vindusviskerne klø i vinduet og noen ganger gi en frostet overflate som det er umulig å se gjennom.
Vulkanstøv og aske som dekker veiene kan føre til tap av trekkraft. Hvis veiene blir våte, blir tørraska til en veldig glatt. Veier og gater må skyves som om en snø som ikke smelter har falt.
Ashfall-lag på Filippinene: A) Seksjon på broen Santo Tomas-elven nord for San Narciso, Zambales; 32 km vest-sørvest for vent. Lag A er 8 mm sandstørrelse; lag B er 4 mm for det meste fin aske. Legg merke til svak normal gradering av lag C og spredte grove sammenstøt på overflaten.
B) Tephra-fall avsetninger på uforbedret vei langs Marella River 10,5 km sørvest for vent. Lag A, omtrent 4 cm tykt, består av grov ask og fine lapillier; lag B består av flere tynne lag med aske; lag C er 33 cm tykt og er den tykkeste delen av den klimatiske fallhulen som ennå er funnet. Legg merke til normal gradering generelt, men 2 cm pimpstein lapillus øverst til venstre. Lag D består av to 3- til 4 cm tykke senger med fin aske atskilt med en seng med vannbehandlet pimpstein.
C) Tephra forekommer på uforbedret vei omtrent 9 km sørøst for lufta, nordsiden av elven Gumain. Lag B er 23 cm tykt og består av mange graderte askesenger; lag C er 31 cm tykt og har to soner i nedre del med mindre fine askebelegg.
D) Seksjon ved munningen av Pasig River canyon omtrent 15 km øst for ventilasjon. Lag B er 10 cm tykt og lag C er omtrent 18 cm tykt; legg merke til askerike soner som skiller seg ut på grunn av økt samhørighet. USGS-bilder av W.E. Scott og J.J. Major. Større bilde.
Innvirkning på lufttransport:
Moderne jetmotorer behandler enorme mengder luft. De trekker luft inn i fronten av motoren og tømmer den ut bakfra. Hvis vulkansk aske trekkes inn i en jetmotor, kan den varmes opp til temperaturer som er høyere enn askens smeltetemperatur. Asken kan smelte i motoren, og det myke, klissete produktet kan feste seg til innsiden av motoren. Dette begrenser luftstrømmen gjennom motoren og legger vekt til flyet.
Vulkanisk aske har ført til motorsvikt på noen få fly. Heldigvis kunne pilotene lande trygt med de gjenværende motorene. I dag overvåkes vulkanene for tegn på utbrudd, og fly blir dirigert rundt områder som kan inneholde luftbåren aske.
Vulkansk aske hengt i lufta kan ha en slitende effekt på fly som flyr gjennom den med hundrevis av kilometer i timen. I disse hastighetene kan askepartikler som påvirker frontruten sandblåse overflaten til en frostet overflate som skjuver pilots syn. Sandblåsingen kan også fjerne maling og pit metall på nesen og på forkantene av vinger og navigasjonsutstyr.
På flyplasser oppstår de samme problemene med rullebaner som man ser på veiene. Markeringene på rullebaner kan dekkes med aske. Fly kan miste trekkraft ved landing og start. Og asken må fjernes før operasjonene går tilbake til det normale.
Den internasjonale sivile luftfartsorganisasjonen anerkjente behovet for å holde piloter og flygeledere informert om vulkanske farer. For å gjøre det jobbet de sammen med offentlige etater for å etablere flere vulkaniske aske-rådgivningssentre. Disse sentrene overvåker vulkansk aktivitet og rapporterer om askegras i overvåkningsområdet.
Vulkansk aske: USGS-video som forklarer virkningen av vulkansk aske på flytrafikken.
Effekt på vannforsyningssystemer:
Vannforsyningssystemer kan påvirkes av askefall. Der et samfunn bruker en åpen vannforsyning som en elv, reservoar eller innsjø, vil den falne asken bli et suspendert materiale i vannforsyningen som må filtreres ut før bruk. Å bearbeide vann med suspendert slipende aske kan være skadelig for pumper og filtreringsutstyr.
Asken kan også forårsake midlertidige endringer i vannets kjemi. Ask i kontakt med vann kan senke pH og øke konsentrasjonen av ioner som er utvasket fra askematerialet. Disse inkluderer: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F og mange andre.
Innvirkning på spillvannssystemer:
Ask som faller i bygatene, vil øyeblikkelig komme inn i avløpssystemet. Hvis askebelagt kloakkvann behandles, kan den suspenderte asken overbelaste utstyr og filtre og forårsake skade på pumper og ventiler. Det blir også et avhendingsproblem. Slam eller askeoppslemming kan herde til et materiale som ligner på betong.
Planlegging for vulkansk aske
Samfunn som ligger nær eller medvind for vulkaner med potensiale for å produsere askeutbrudd, bør vurdere den potensielle effekten av vulkansk aske og planlegge måter å håndtere den på og minimere virkningen av den. Det er mye lettere å bli utdannet om et problem og iverksette tiltak på forhånd enn det er å møte et enormt problem uten forvarsel.