תוֹכֶן
- מה זה אפר וולקני?
- מאפייני אפר וולקני
- התפרצויות אפר ועמודי אפר
- פלומות אפר, שדות אשפה ושדות אפר
- השפעת האפר הוולקני
- ההשפעה על בריאות האדם:
- ההשפעה על החקלאות:
- השפעה על מבנים:
- השפעה על מכשירי חשמל:
- ההשפעה על התקשורת:
- השפעה על מתקני ייצור חשמל:
- ההשפעה על תחבורה יבשתית:
- ההשפעה על הובלה אווירית:
- השפעה על מערכות אספקת מים:
- ההשפעה על מערכות שפכים:
- תכנון לאפר וולקני
פלומת אפר וולקני מהר הגעש קליבלנד, הממוקם באי צ'וגינאדק בשרשרת האי האלוטיאית מול אלסקה. תמונה של נאס"א צולמה על ידי ג'ף וויליאמס, מהנדס טיסה, מתחנת החלל הבינלאומית. תמונה גדולה יותר.
מה זה אפר וולקני?
אפר וולקני מורכב מחלקיקים בגודל אבקה עד חול, מחומר סלע מגורה, שנפוצץ באוויר על ידי הר געש מתפרץ. המונח משמש לחומר בזמן שהוא באוויר, לאחר שהוא נופל לאדמה, ולפעמים לאחר שהוא הוצא לסלע. המונחים "אבק געש" ו"אפר וולקני "משמשים שניהם לאותו חומר; עם זאת, "אבק וולקני" משמש יותר מתאים לחומר בגודל אבקה.
אפר וולקני מהר סנט הלנס, התפרצות 1980. תמונת USGS, D.E. וויפרכט. תמונה גדולה יותר.
חלקיק אפר וולקני נצפה במיקרוסקופ אלקטרונים סורק. תמונת USGS מאת A.M. סרנה-וויצ'יצקי. תמונה גדולה יותר.
מאפייני אפר וולקני
במבט ראשון אפר וולקני נראה כמו אבקה רכה ולא מזיקה. במקום זאת אפר וולקני הוא חומר סלע עם קשיות של כ -5+ בסולם הקשיות של מוהס. זה מורכב מחלקיקים בצורת סדירה עם קצוות חדים ומשוננים (ראה מבט מיקרוסקופי). שלב את הקשיות הגבוהה עם צורת החלקיקים הלא סדירה, ואפר וולקני יכול להיות חומר שוחק. זה נותן לחלקיקים הזעירים האלה את היכולת לפגוע בחלונות המטוסים, להיות מגרה בעיניים, לגרום לבלאי יוצא דופן על חלקים נודדים של ציוד שאיתם הם באים במגע, ולגרום לבעיות רבות אחרות שנדונו להלן בסעיף "השפעת האפר הוולקני".
חלקיקי אפר וולקני הינם קטנים מאוד בגודלם ויש להם מבנה שלפוחית עם חללים רבים. זה נותן להם צפיפות נמוכה יחסית לחומר סלע. צפיפות נמוכה זו, בשילוב עם גודל החלקיקים הקטן ביותר, מאפשרת לשאת אפר וולקני גבוה לאטמוספירה על ידי התפרצות ולשאת מרחקים ארוכים על ידי הרוח. אפר וולקני יכול לגרום לבעיות במרחק רב מההר הגעש המתפרץ.
חלקיקי אפר וולקני אינם מסיסים במים. כאשר הם נרטבים, הם יוצרים slurry או בוץ שיכול לגרום לכבישים מהירים ולמסלולים חלקלקים. אפר וולקני רטוב יכול להתייבש למסה מוצקה, כמו בטון. זה מאפשר לו לחבר ביובני סערה ולהידבק בפרוות בעלי חיים שנמצאים בשטח פתוח כאשר אפר נופל באותו זמן כמו גשם.
טור וולקני: עמוד ההתפרצות של הר סנט הלנס ב- 18 במאי 1980. שחרור נפץ זה הוליד עמוד חם של צפירה עולה, גזים געשיים ואוויר מונע שהתרומם לגובה של 22 ק"מ בפחות מעשר דקות. רוחות חזקות ששררו נשאו את האפר לכיוון מזרח כמאה קמ"ש. תוך פחות מארבע שעות נפל אפר על העיר ספוקיין במרחק של כ -400 קילומטרים משם, וכעבור שבועיים כיתת ענן ההתפרצות את כדור הארץ. תמונת USGS מאת A. Post.
התפרצויות אפר ועמודי אפר
חלק מהמאגמות מכילות כמויות אדירות של גז מומס בלחצים גבוהים מאוד. כאשר מתרחשת התפרצות, הלחץ המוחמר על גזים אלה משתחרר לפתע והם מתרחבים במהירות, ממהרים מן האוורור הוולקני ונושאים איתם חתיכות קטנות של מאגמה. מי תהום בקרבת תא מאגמה ניתנים להבזקה לאדים באותה התוצאה. אלה הם מקור חלקיקי האפר להתפרצויות מסוימות. הכמות העצומה של דלק חם, בורח ומתפשט, המתרוצץ מהאוור יכול להניע עמוד התפרצות של אפר וגזים חמים גבוה באוויר.
בתמונה המצורפת נראה חלק מעמוד האפר שהופק בעקבות התפרצות הר סנט הלנס במאי 1980. בהתפרצות זו, שחרורם הנפיץ של גזים וולקניים חמים לאטמוספרה הוליד עמוד של צפירה עולה, גזים געשיים ואוויר מונע שהתרומם לגובה של 22 ק"מ בפחות מעשר דקות. ואז, רוחות חזקות ששררו נשאו את האפר לכיוון מזרח כמאה קמ"ש. תוך פחות מארבע שעות נפל אפר על העיר ספוקיין במרחק של כ -400 קילומטרים מהמפעל. כעבור שבועיים, אבק מההתפרצות הובל סביב כדור הארץ.
התפרצות הר סנט הלנס הייתה יוצאת דופן בגודלה ובעוצמתה. שחרור אפר אופייני יותר מוצג בתמונה בראש עמוד זה. בתמונה הזו, הר הגעש קליבלנד, הממוקם באי צ'וגינאדד בשרשרת האי האלוטיאנית של אלסקה, משחרר פלומת אפר קטנה שתוך דקות אחדות מתנתקת מההר הגעש והיא נסחפת על ידי הרוח.
מפת אפר אפר וולקני: מפה המציגה את ההתפלגות הגיאוגרפית בארצות הברית של נפילת אפר מהתפרצות 18 מאי 1980 של הר סנט הלנס. תמונה של USGS. מפה גדולה יותר.
עובי אפר: משקעי אשפה הם בדרך כלל עבים וגסים בגודל החלקיקים בסמוך להר הגעש. עם זאת, במרחק ההפקדה נעשית דקה יותר.
פלומת אפר: פלומת אפר ארוכה מהר הגעש צ'ייטן בדרום צ'ילה מפוצצת ברחבי היבשת. תמונה גדולה יותר.
פלומות אפר, שדות אשפה ושדות אפר
ברגע שהאפר משתחרר לאוויר על ידי הר געש, לרוח יש הזדמנות להזיז אותה. תנועה זו, יחד עם סערת אוויר, פועלים להפצת האפר התלוי על שטח רחב. ענני אפר אלה הנעים על ידי הרוח ידועים כפלומות אפר. בתמונה למטה נראה פלומת אפר המיוצרת בעקבות התפרצות הר הגעש צ'ייטן בדרום צ'ילה ב -3 במאי 2008. שזיף זה מתחיל בצ'ילה, חוצה את ארגנטינה ומשתרע מאות קילומטרים מעל האוקיאנוס האטלנטי ומתפשט תוך כדי נסיעה.
כאשר פלומת אפר מתרחקת מהאוורור הוולקני, היא כבר לא ממהרת להימלט מגזים כדי לתמוך בה. חלקיקי האפר הלא נתמכים מתחילים לנשור. חלקיקי האפר הגדולים נושרים ראשונים והחלקיקים הקטנים יותר נותרו תלויים יותר. זה יכול לייצר מרבץ אפר על הקרקע מתחת לפלומת האפר. משקעי אפר אלה הם בדרך כלל עבים ביותר בסמוך למאוור ודקים עם מרחק. בדף זה מוצגת מפה המציגה את התפלגות האפר מהתפרצות 18 מאי 1980 של הר סנט הלנס.
שדה אפר הוא אזור גיאוגרפי בו הקרקע כבר מכוסה על ידי נשירת פלומת אפר. בתמונה למטה נראה שדה אפר ממזרח להר הגעש צ'ייטן בדרום צ'ילה ממאי 2008. ניתן לראות בבירור את כיסוי האדמה הלבן של האפר.
שדה אפר: שדה אפר ממזרח להר הגעש צ'ייטן ממאי 2008. תמונה גדולה יותר.
השפעת האפר הוולקני
אפר וולקני מציג סכנות רבות לאנשים, רכוש, מכונות, קהילות וסביבה. כמה מהם מפורטות להלן.
ההשפעה על בריאות האדם:
אנשים שנחשפים לאפר נופל או חיים בסביבה המאובקת לאחר פרץ יכולים לסבול מכמה בעיות. בעיות נשימה כוללות גירוי באף ובגרון, שיעול, מחלות דמויי ברונכיטיס ואי נוחות בזמן הנשימה. ניתן להפחית את אלה בעזרת מסכות אבק יעילות גבוהה, אך יש להימנע מחשיפה לאפר במידת האפשר.
בעיות לטווח הארוך עשויות לכלול התפתחות של מחלה המכונה "סיליקוזיס" אם לאפר יש תוכן סיליקה משמעותי. המכון הלאומי לבטיחות ובריאות תעסוקתית בארה"ב ממליץ על סוגים מסוימים של מסכות עבור אלה שנחשפו לאפר וולקני. מי שכבר סובל מבעיות כמו ברונכיטיס, אמפיזמה או אסטמה צריך להימנע מחשיפה.
אפר וולקני יבש יכול להיצמד לעין אנושית לחה, וחלקיקי האפר הזעירים גורמים במהירות לגירוי בעיניים. בעיה זו חמורה ביותר בקרב אנשים העוסקים בעדשות מגע. דיווחים על גירוי בעור מדווחים על אנשים באזורי אפר. עם זאת, מספר המקרים וחומרתם נמוכים.
נפילת נוברופטה: תמונת לוויין של הנוף סביב הר הגעש נובארופטה עם קווי מתאר של אפר ואזור זרימת פירוקסטי של התפרצות 1912 מוצגת כקווים צבעוניים. תמונת לוויין מאת ג'יי אלן (נאס"א) באמצעות נתונים מהמתקן לכיסוי האדמות של אוניברסיטת מרילנדס. קרטוגרפיה מאת ב. קול,. תמונה גדולה יותר.
ההשפעה על החקלאות:
בעלי חיים סובלים מאותן בעיות עיניים ונשימה שתוארו לעיל עבור בני אדם. בעלי חיים הניזונים ממרעה עלולים להפוך לאוכלים אם האפר מכסה את מקור המזון שלהם. מי שאוכל ממקור מזון המכוסה אפר סובל לעתים קרובות ממספר מחלות. חקלאים באזורי אפר-אפר עשויים להזדקק לספק הזנה משלימה לבעלי החיים שלהם, לפנותם או לשלוח אותם לטבח מוקדם.
אפר של מילימטרים בודדים בדרך כלל אינו גורם נזק קשה למרעה ולגידולים. עם זאת, הצטברות אפר עבה יותר עלולה לפגוע או להרוג צמחים ומרעה. הצטברות עבה עלולה לפגוע באדמה על ידי הרג מיקרופיטים וחסימת כניסת חמצן ומים. זה יכול לגרום למצב של אדמה סטרילית.
נזק למפרץ וולקני: מבנים שנפגעו מאפרה רטובה. תמונה של USGS. תמונה גדולה יותר.
אפר וולקני: סרטון USGS המסביר את השפעת האפר הוולקני על התנועה האווירית.
השפעה על מבנים:
אפר יבש שוקל פי עשרה מצפיפות השלג הרענן. אפר אפר עבה על גג הבניין יכול להעמיס עליו ולגרום לו להתמוטט (ראו תמונה). מרבית הבניינים אינם מיועדים לתמוך במשקל נוסף זה.
מיד לאחר אפר גדול, אחת המשרות העדיפות היא פינוי האפר מגגות הבניינים. אם יורד גשם לפני הסרת האפר, הוא יכול להיספג על ידי האפר ולהעלות את המשקל. אפר רטוב יכול להיות צפוף פי עשרים מזה של שלג טרי.
אפר וולקני יכול למלא את המרזבים על בניין ולסתום את חלונות הכניסה. האפר בלבד יכול להיות כבד מאוד, ואם הוא נרטב מגשם, המשקל ימשוך לרוב מרזבים מהבתים. אפר בשילוב עם מים יכול להיות קורוזיבי לחומרי קירוי מתכתיים. אפר רטוב הוא גם מוליך, וכאשר הוא מצטבר סביב האלמנטים החשמליים החיצוניים בבניין, הוא יכול להוביל לפגיעה או נזק קשה.
מזגנים ומערכות טיפול באוויר עלולים להיכשל או להיפגע אם המסננים שלהם סתומים או פתחי האוורור שלהם מכוסים אפר וולקני. ניתן ללבוש במהירות חלקים הנעים על ציוד אם מתרחש ביניהם אפר שוחק.
השפעה על מכשירי חשמל:
אפר ועפר דק יכולים לחדור לבניינים ולגרום לבעיות במכשירים. האפר השוחק יכול לייצר בלאי יוצא דופן בחלקים הנעים במנועים חשמליים. שואבי אבק, תנורים ומערכות מחשב פגיעים במיוחד מכיוון שהם מעבדים אוויר רב.
חושך כתוצאה מאפר וולקני: אפר באוויר יכול לחסום את אור השמש ולהפוך אזורים מתחת לפלומת אפר חשוכים באמצע היום. הר הגעש סופריאר, תמונה משנת 1997. תמונה של USGS. תמונה גדולה יותר.
ההשפעה על התקשורת:
אפר וולקני יכול להיות בעל מטען חשמלי המפריע לגלי רדיו ושידורים אחרים המועברים באוויר. ציוד רדיו, טלפון ו- GPS יתכן ולא יוכלו לשלוח או לקבל אותות עם הר געש מתפרץ בקרבת מקום. האפר יכול גם לפגוע במתקנים פיזיים כמו חוטים, מגדלים, מבנים וציוד הדרושים לתמיכה בתקשורת.
השפעה על מתקני ייצור חשמל:
אפר וולקני יכול לגרום לכיבוי של מתקני ייצור חשמל. מתקנים אלה נכבים לעתים כדי להימנע מנזקי האפר. הם יכולים להישאר למטה עד להסרת האפר. זה מגן על ציוד חיוני מפני כישלון אך משבש את שירותי החשמל עבור מיליוני אנשים.
אפר וולקני על מכוניות בבסיס האוויר קלארק בפיליפינים לאחר התפרצות הר פינאטובו ב -1991. מגרש חניה זה נמצא כ 25 ק"מ מזרחית להתפרצות וקיבל כ 9 סנטימטרים של אפר. תמונת USGS מאת הר פ. הובליט. תמונה גדולה יותר.
ההשפעה על תחבורה יבשתית:
ההשפעה הראשונית על התחבורה היא מגבלת הראות. האפר ממלא את האוויר וחוסם אור שמש. זה יכול להיות חשוך כמו לילה באמצע היום. האפר מכסה גם סימוני דרך. רק מילימטר אפר יכול לטשטש את מרכזו ואת קו האזור של כביש מהיר.
השפעה נוספת היא על מכוניות. הם מעבדים כמויות אדירות של אוויר אשר יכילו אבק וולקני ואפר. זה בתחילה נתפס על ידי פילטר האוויר, אך זה יכול להיות המום במהירות. ואז אבק שוחק נכנס למנוע כדי לפגוע בחלקים במכונה בזהירות וסתימת פתחים זעירים.
אפר וולקני מצטבר על שמשות המכוניות, ויוצר צורך להשתמש במגבים. אם משתמשים במגבים, האפר השוחק בין השמשה והמגבים עלול לשרוט את החלון ולפעמים לייצר משטח חלבית שאי אפשר לראות דרכו.
אבק וולקני ואפר המכסים על הכבישים עלולים לגרום לאובדן משיכה. אם הכבישים נרטבים, האפר היבש הופך לבוץ חלקלק מאוד. יש לסחוב את הכבישים והרחובות כאילו נפל שלג שלא נמס.
שכבות אשפל בפיליפינים: א) קטע על גשר נהר סנטו תומאס מצפון לסן נרסיסו, זמבלס; 32 ק"מ מערבית-דרום-מערבית של האוורור. שכבה A היא 8 מ"מ של אפר בגודל חול; שכבה B היא 4 מ"מ של אפר דק במיוחד. שימו לב לדירוג רגיל חלש של שכבה C ושיבושים גסים מפוזרים על שטח ההפקדה.
ב) מרבצי נפילת טפרות בכביש ללא הוכחה לאורך נהר מרלה 10.5 ק"מ דרומית-מערבית לפרוק. שכבה A בעובי של כ -4 ס"מ מורכבת מאפר גס ולפלי עדין; שכבה B מורכבת מכמה שכבות אפר דקות; עובי שכבה C בעובי 33 ס"מ והוא החלק העבה ביותר של מרבץ נפילת האומק שנמצא עד כה. שימו לב לדירוג רגיל בסך הכל, אך לאפילוס סגר באורך 2 ס"מ משמאל למעלה. שכבה D מורכבת משתי מיטות עבה של 3 עד 4 ס"מ של אפר עדין המופרדות על ידי מצע אפר אפר מעובד במים.
ג) שקעי טפרה בכביש לא מאובחן כ -9 ק"מ דרומית-מזרחית לפורקן, בצפון צפון נהר גומיין. עובי שכבה B בעובי 23 ס"מ ומורכב מכמה מיטות אפר מדורגות; עובי שכבה C בעובי 31 ס"מ ובו שני אזורים בחלק התחתון עם ציפוי אפר עדין.
ד) קטע לפתחו של קניון נהר פסיג, כ- 15 ק"מ מזרחית לאוורור. שכבה B בעובי 10 ס"מ ושכבה C בעובי של 18 ס"מ; שימו לב לאזורים עתירי אפר בולטים בגלל הלכידות הגוברת. תמונות USGS מאת W.E. סקוט וג'יי ג'יי. גדול. תמונה גדולה יותר.
ההשפעה על הובלה אווירית:
מנועי סילון מודרניים מעבדים כמויות אדירות של אוויר. הם מושכים אוויר לחזית המנוע וממצים אותו מהחלק האחורי. אם נמשך אפר וולקני למנוע סילון, ניתן לחמם אותו לטמפרטורות הגבוהות מטמפרטורת ההיתוך של האפר. האפר יכול להמיס במנוע, והמוצר הדביק והרך יכול להיצמד לחלק הפנימי של המנוע. זה מגביל את זרימת האוויר דרך המנוע ומוסיף משקל למטוס.
אפר וולקני הוביל לכישלון מנוע בכמה מטוסים. למרבה המזל הטייסים הצליחו לנחות בבטחה עם מנועי הנותרים שלהם. כיום, הרי הגעש מנוטרים אחר סימני התפרצות, ומטוסים מועברים סביב אזורים שעלולים להכיל אפר מוטס.
אפר וולקני התלוי באוויר יכול להשפיע באופן שוחק על מטוסים שטסים דרכו במאות קילומטרים לשעה. במהירויות אלה, חלקיקי אפר המשפיעים על השמשה הקדמית יכולים לפוצץ את פני השטח לגימור חלבית שמטשטש את נוף הטייסים. התזת חול יכולה גם להסיר צבע ומתכת בור על האף ובקצוות המובילים של הכנפיים וציוד הניווט.
בשדות תעופה נתקלות באותן בעיות עם מסלולי מסלול כמו שרואים בכבישים. ניתן לכסות את הסימון על מסלולי מסלול אפר. מטוסים יכולים לאבד מתיחה עם הנחיתה והמראה. וכן יש להסיר את האפר לפני שהפעולות חוזרות לשגרה.
ארגון התעופה האזרחית הבינלאומי הכיר בצורך ליידע את הטייסים ובקרי התנועה האווירית על סכנות וולקניות. לשם כך הם עבדו עם סוכנויות ממשלתיות כדי להקים כמה מרכזים מייעצים לאפר וולקני. מרכזים אלה עוקבים אחר פעילות וולקנית ומדווחים על פלומת אפר באזור הניטור שלהם.
אפר וולקני: סרטון USGS המסביר את השפעת האפר הוולקני על התנועה האווירית.
השפעה על מערכות אספקת מים:
מערכות אספקת מים יכולות להיות מושפעות מאפרות. כאשר קהילה משתמשת באספקת מים פתוחים כמו נהר, מאגר או אגם, האפר שנפל יהפוך לחומר תלוי באספקת המים שיש לסנן לפני השימוש. עיבוד מים עם אפר שחיקה תלוי עלול להזיק למשאבות וציוד סינון.
האפר יכול גם לגרום לשינויים זמניים בכימיה של המים. אפר במגע עם מים יכול להוריד את רמת החומציות ולהגדיל את ריכוז היונים המדובקים מחומר האפר. אלה כוללים: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F, ורבים אחרים.
ההשפעה על מערכות שפכים:
אפר הנופל ברחובות העיר ייכנס מיד למערכת ביוב הסערה. אם מעובדים מי ביוב עמוסי אפר, האפר התלוי יכול להעמיס על ציוד ומסננים ולגרום נזק למשאבות ושסתומים. זה גם הופך לבעיית סילוק. בוץ או גרירת אפר עשויים להתקשות לחומר הדומה לבטון.
תכנון לאפר וולקני
יישובים הממוקמים בסמוך או להרוח של הרי געש עם פוטנציאל לייצור התפרצויות אפר צריכים לקחת בחשבון את ההשפעה הפוטנציאלית של אפר וולקני ולתכנן דרכים להתמודד איתו ולמזער את השפעתו. הרבה יותר קל להתחנך לבעיה ולנקוט בפעולה מראש מאשר להתמודד עם בעיה עצומה ללא אזהרה.