Американские учёные изучают инфразвук, издаваемый вулканами, для прогнозирования смертельных извержений

Американские учёные изучают инфразвук, издаваемый вулканами, для прогнозирования смертельных извержений

По низкому, неслышимому ухом “голосу” активных вулканов можно за несколько часов или даже дней предсказать извержение, доказывают американские учёные. Новое исследование показало, что мониторинг неслышимых низких частот, называемый инфразвуком, создаваемый активным вулканом, может улучшить прогнозирование значительных потенциально смертельных извержений.

Физики и геологи из Университета штата Айдахо в Бойсе и Стэнфордского университета проанализировали инфразвук, который регистрируют мониторинговые станции на склонах вулкана Вильяррика в Чили, одного из самых активных современных вулканов. Характерный низкий, неразличимый для человеческого уха гул вулкан издаёт, когда уровень магмы в лавовом озере резко меняется. В ходе анализа выяснилось, что в показаниях регистраторов ультразвука можно выделить паттерны, характерные для состояния вулкана, предшествующего извержению.

Совместив данные об инфразвуке, газоанализаторов и показания сейсмических детекторов, можно предсказывать извержения заранее; временное окно между возникновением характерных паттернов и моментов, когда лава поднимается к верхней кромке кратера, достаточно велико для того, чтобы успеть предупредить и начать эвакуировать жителей близлежащих населённых пунктов. Исследование, опубликованное 14 февраля в журнале Geophysical Research Letters, возглавляется Джеффри Джонсоном, доцентом геофизики Университета Бойсе в штате Айдахо.

«Инфразвук оказался одним из ключевых показателей для предсказания вулканических извержений, он может позволить предсказывать извержения за несколько часов или даже дней до их начала», — рассказал Лейтон Уотсон (Leighton Watson), один из авторов исследования, доцент кафедры геофизики Стэнфордской школы Земли.

Высота вулкана Вильяррика — почти 3 километра; кратер обычно укрывает снежная шапка. Вулкан возвышается над одноимённым озером, которое простирается до городка Пукон, где проживает 13 тысяч человек. Летом в Пукон приезжает до 250 тысяч туристов; иногда по вечерам из города можно видеть красноватое свечение над вершиной вулкана: это означает, что озеро лавы, обычно лежащее ниже кромки кратера, поднялось высоко.

Вулкан молчал с середины восьмидесятых до весны 2015 года; третьего марта из кратера вырвался фонтан лавы и поднялся почти на полтора километра вместе с пеплом и облаком вулканических газов. Властям Чили пришлось эвакуировать 4000 человек. Извержение продолжалось недолго, но риск схождения рек расплавленного камня был велик, под угрозой была обширная примыкающая к вулкану территория.

Станции мониторинга ультразвука появились на склонах вулкана всего за пару месяцев до извержения. Они зарегистрировали акустическую активность вулкана до, во время и после извержения. На обработку записанных станциями данных ушло два года; учёные установили, что по мере «подготовки» к извержению высота инфразвука плавно повышалась, а продолжительность сигналов, наоборот, уменьшалась. Эти наблюдения сопоставили с данными об уровне лавы в кратере, полученные с помощью ультразвуковых радаров на самолётах, пролетавших над вулканом. Уровень лавы и характеристики ультразвука оказались тесно связаны между собой.

«Вулкан создаёт акустические колебания, когда пузыри газа, сформировавшиеся на глубине, достигают границы с воздухом. Геометрия кратера влияет на характер акустических колебаний так же, как форма духового инструмента влияет на тембр, высоту и громкость его звучания», — поясняет Уотсон.

Изменение уровня лавы в кратере меняет форму заполненного воздухом пространства и модулирует звук; именно этими модуляциями учёные предлагают пользоваться, чтобы предсказывать извержения.