Химические опыты «Вулкан и фараоновы змеи»

Перед нами новый наборчик для любителей химических опытов из серии «Суперпрофессор». В этот раз нам предстоит наблюдать за извержением вулкана и за фараоновыми змеями.

Важно! Эти эксперименты нужно проводить только на природе – бывает много огня и пепла!

Еще о наших экспериментах на природе читайте в статье «Научно-познавательный набор «Дым коромыслом»

А о наших экспериментах, которые мы проводили дома смотрите в статьях «Химические эксперименты: «Светофоры»,   «Химические полимеры: червяки и икра».

В этот раз мы решили начать свои химические опыты с оживления фараоновых змей.

Qiddycome: Серия «Лучшие химические опыты и эксперименты: Фараонова змея»

Для этого химического опыта нам понадобились:

• Выпарительная чаша
• Фольга (негорючий жаропрочный материал)
• Сухое горючее
• Спички
• Ножницы (или пинцет)
• Глюконат кальция – 3 таблетки
• Перчатки

Проведение химического опыта «Фараоновы змеи»

1. Стелим на стол фольгу и ставим на нее выпарительную чашу.
2. В чашу кладем таблетку сухого горючего и поджигаем его.
3. Щипчиками осторожно кладем на огонь таблетку глюконата кальция.

Таблетка превращается в фараонову змею, которая выползает из чаши и растет, пока не рассыпется в пепел.

Глюконат кальция нужно положить в центр горящей таблетки, тогда фараоновы змейки будут жирненькие 🙂 Мы сначала одну таблетку глюконата кальция положили в центр, а две по краям и на видео видно, как отличаются змейки по размеру. Потом мы передвинули глюконат кальция в центр и все фараоновы змейки весело заструились.

Посмотрите по видео, как ползают фараоновы змеи:

Научное объяснение химического опыта «Фараоновы змеи»

Когда глюконат кальция разлагается, то образуются оксид кальция, углерод, углекислый газа и вода. Объем продуктов разложения гораздо больше объема исходного продукта, поэтому и получается такой интересный эффект.

В наборе «Суперпрофессор» ингредиенты рассчитаны на трехкратное повторение химического опыта «Фараоновы змеи».

Qiddycome: Серия «Лучшие химические опыты и эксперименты: Вулкан»

Как и большинство блогомамочек, мы с Олесей делали несколько раз вулкан из соды и уксуса. Я думала, что и в коробочке будет что-нибудь подобное. Но я здорово ошибалась. Эксперимент по извержению здесь был совершенно другой – намного круче!

Для эксперимента «Вулкан» мы использовали:

• Выпарительная чаша
• Фольга (негорючий жаропрочный материал)
• Дихромат аммония (20 г)
• Перманганат калия (10 г)
• Глицерин – 5 капель
• Пипетка
• Перчатки

Проведение химического опыта «Вулкан»

1. Стелим на стол фольгу и ставим на нее выпарительную чашу.
2. Насыпаем в чашу дихромат аммония (половину баночки) и делаем на вершине горки углубление.
3. В углубление засыпаем перманганат калия.
4. Набираем несколько капелек глицерина и капаем на перманганат калия.

Через несколько минут наш вулкан загорелся. Сам! Без поджигания!

Вот видео нашего горящего вулкана:

Научное объяснение химического опыта «Вулкан».

Оказывается, что дихромат аммония горит сам по себе, если его поджечь. Но в нашем эксперименте в качестве запала сработала смесь перманганата калия и глицерина. Из-за реакции этой смеси начало выделяться тепло, которое и привело к возгоранию дихромата аммония.

Извержение горящего вулкана — потрясающий химический опыт! Интереснее эксперимента мы, наверное, еще и не проводили!

Химический «вулкан»

Цель нашего сегодняшнего эксперимента – изготовить миниатюрный химический вулкан на кухне. Суть этого опыта довольно проста и тиражируется на многих сайтах в разделах «Наука для самых маленьких» (например: http://www.alhimik.ru/show/show3.html или http://www.u-mama.ru/read/article.php?id=3231 ). Для его создания потребуется сода и уксус – их смешивание приводит к бурному выделению углекислого газа. Если все это будет происходить в каком-нибудь закрытом конусе, то смесь начнет выходить через вершину. То есть, создастся иллюзия извержения вулкана – с вытекающей из жерла “лавой”. Для красоты в реагенты можно добавить красной краски.

От теории перейдем к практике.

Как указывается в руководствах к эксперименту, конус вулкана можно слепить из пластилина. Мы же возьмем отрезанное горлышко от 1.5-литровой пластиковой бутылки. С помощью пластилина закрепим его на большой крышке от кастрюли (на нее же будет вытекать наша “лава” ). Перед закреплением можно сразу засыпать внутрь соды, так как делать это потом через горлышко не очень удобно. Теперь вулкан готов. Правда, пока он у нас “спящий”. Чтобы “разбудить” его, зальем внутрь некоторое количество столового уксуса.

Если все сделано верно, внутри нашего вулкана сразу же начнется бурное выделение газа, которое начнет выдавливать вещество через горлышко – вулкан “извергается” (в качестве красителя использовано небольшое количество вишневого компота   ). Большим плюсом вулкана из пластиковой бутылки по сравнению с пластилиновым является то, что здесь хорошо видно происходящее внутри.

К сожалению, полноценным вулканом назвать это сложно – скорее, больше похоже на гейзер   , так как вытекает пена, а в вулкане должно быть как минимум полужидкое содержимое.

Домашнее задание

Подумайте, как можно улучшить эксперимент, чтобы из вулкана действительно выходила полужидкая лава, а не пена. Желательно использование ингредиентов, доступных на кухне.

Продукты извержения вулканов и их воздействие на организм. Справка

Химический состав вулканических газов: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (h3), аммиак (Nh4), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (h3S), метан (Ch5), борная кислота (h4BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные h3O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей.

Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов даже в интервалах между извержениями.

Двуокись серы

Одним из самых вредных газов является двуокись серы, которая обладает едким запахом и даже при небольшой концентрации раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Двуокись серы может распространяться на значительное расстояние от ее источника. Газ реагирует с влажным воздухом, образуя крошечные капли серной кислоты. Эти капли настолько малы, что содержатся в воздухе в виде тонкой взвеси в течение неопределенно долгого времени. Аэрозоль серной кислоты может образовать вулканический смог, качество воздуха при этом часто опускается ниже стандартов. Растительность высыхает на корню, а дождевая вода становится кислотной, загрязняя питьевую воду.

Фтороводород и сероводород

Несмотря на очевидный вред для здоровья, в мире еще не было доказанных случаев гибели людей из-за непосредственного воздействия двуокиси серы. То же самое относится к фтороводороду, другому распространенному вулканическому газу, который может абсорбироваться в частицы пепла и становиться причиной фторового отравления скота. Так, соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.

Вулканогенный сероводород, газ с запахом тухлых яиц, был причиной гибели нескольких людей. Сероводород образуется там, где часть летучих серных паров избегает окисления и не превращается в двуокись серы. Он тяжелее воздуха и собирается в естественных углублениях, где представляет серьезную опасность

Углекислый газ

Большая часть жертв вулканических газов приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и при пассивной дегазации может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5% углекислого газа, а в воздухе, который мы выдыхаем, примерно в два раза больше. Однако если концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы вынуждены дышать, достигает 7,5%, это приводит к сонливости и головной боли. Первый документально подтвержденный смертельный инцидент произошел в 1979 году в районе вулканического комплекса Дьенг на острове Ява (Индонезия). Здесь 149 человек, спасавшихся бегством от фреатического извержения, погибли в невидимом облаке углекислого газа, проплывавшем у них на пути. Считается, что газ вырвался из подземной ловушки из-за сейсмических толчков, связанных с извержением.

Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.

Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.

Состав лавы вулкана Эйяфьятлайокудль

Диоксид кремния (SiO2) — 46,99

Оксид алюминия (Al2O3) — 15, 91

Оксид железа (FeO)- 12,12

Оксид марганца (MnO) — 0,19

Оксид магния (MgO) — 6,55

Оксид кальция (CaO) — 10,28

Оксид натрия (Na2O) — 3,11

 

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Оксид калия (K2O) — 0,71

Диоксид титана (TiO2) — 3,32

Оксид фосфора (P2O5) — 0,64

Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях.

При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см и более. Скопления вулканических бомб — агломераты.

Лапикки («шарик») — размеры 1-5 см — более мелкие продукты выброса — вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1-2 долей мм.

Извержение вулкана | Алые паруса

Мощнейшее извержение вулкана Бардабунга в Исландии в прошлом году было рекордным не только по своей мощности, но и по массе  выброшенных токсичных газов – во время пика извержения он ежедневно вырабатывал в три раза больше соединений серы, чем вся промышленность Европы.

Бардарбунга — стратовулкан подледного типа, расположенный в кальдере на глубине около 700 метров. Его последнее крупное извержение происходило в 1477 году. В середине августа прошлого года он проснулся, и последовавшее за этим извержение, продолжавшееся до конца февраля текущего года, стало самым мощным проявлением вулканической активности в Исландии за последние 200 лет.

Научная группа из университета Лидса (Великобритания) решила измерить массу и объем выброшенных серных газов, используя снимки и данные, собранные климатическими спутниками до, во время и после извержения Бардарбунги.

Как оказалось, вулкан выбросил просто гигантское количество серы, вырабатывая до 120 тысяч тонн двуокиси серы каждый день во время пика извержения. Для сравнения, все человечество вырабатывает около 12 тысяч тонн SO2 и других серных газов каждый день. Столь масштабные выбросы крайне негативно сказались на качестве воздуха и вызвали перестройки климата в некоторых регионах Земли.

---

По материалам Риа-новости

Дома можно тоже сделать небольшую модель проснувшегося вулкана.

Понадобится: пластилин, небольшая баночка (например из-под детского питания), сода, средство для мытья посуды, красный или оранжевый краситель (например, гуашь, пищевой краситель, свекольный сок), уксус.

Что надо делать:

1. Сначала надо слепить сам вулкан. Для этого облепите баночку пластилином так, чтобы получился конус. Поставьте вулкан на тарелку.

2. Добавьте внутрь вулкана 1 столовую ложку соды, немного красителя и чайную ложку мытья для посуды.

3. Осторожно влейте в жерло вулкана уксус. Именно уксус, вступив в реакцию с содой, и спровоцирует «извержение вулкана».

Что произойдет?

Смесь в вулкане забурлит и из горлышка полезет пена — наш вулкан проснулся!

Почему так происходит?

Если смешать соду с кислым уксусом, то происходит бурная химическая реакция. В результате выделяется углекислый газ в виде множества мелких пузырьков.

Где это встречается?

Как известно из школьного курса химии, сода, или гидрокарбонат натрия, при нагревании разлагается, и продуктами распада являются вода и углекислый газ. Вот этот самый газ и образует в толще теста пузырьки, от крупных до мельчайших, создавая легкую пористую структуру.

Наилучшая выпечка получается, когда в рецепте присутствует какой-нибудь из кисломолочных продуктов: кефир, сметана или простокваша. Тогда сода не только разлагается под действием температуры, но и вступает в реакцию с кислотой, еще сильнее поднимая тесто.

Без соды тесто пропеклось бы твердым, немного клейким внутри бруском, малоаппетитным и на вид, и на вкус. Любая мама, которая хотя бы раз забыла положить в тесто соду, может это подтвердить.

Сегодня в магазинах можно найти специальные разрыхлители для теста, в состав которых входит сухая смесь обычной питьевой соды, лимонной кислоты и муки.

Ученые установили, в каком случае спокойные вулканы могут взорваться

https://ria.ru/20200728/1575058347.html

Ученые установили, в каком случае спокойные вулканы могут взорваться

Вулканологи, работающие на Галапагосских островах, выяснили, что местные вулканы, периодически изливающие небольшие порции РИА Новости, 28.07.2020

2020-07-28T16:52

2020-07-28T16:52

риа наука

вулканы

земля — риа наука

галапагос

эквадор

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn21.img.ria.ru/images/07e4/07/1c/1575051286_0:38:720:443_1400x0_80_0_0_fbb9077e65760b2cc40a8d734e12efd7.jpg

https://ria.ru/20200720/1574608254.html

https://ria.ru/20190807/1557255027.html

галапагос

эквадор

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/07e4/07/1c/1575051286_0:38:720:443_1400x0_80_0_0_fbb9077e65760b2cc40a8d734e12efd7.jpg

https://cdn24.img.ria.ru/images/07e4/07/1c/1575051286_40:0:680:480_1400x0_80_0_0_01919088dbd7b791f33bec74e3adc26a.jpg

https://cdn21.img.ria.ru/images/07e4/07/1c/1575051286_120:0:600:480_1400x0_80_0_0_f4a6a9c2e583cd910d09448ccabf64f2.jpg

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

вулканы, земля — риа наука, галапагос, эквадор

МОСКВА, 28 июл — РИА Новости. Вулканологи, работающие на Галапагосских островах, выяснили, что местные вулканы, периодически изливающие небольшие порции

базальтовой лавы, в какой-то момент могут разразиться взрывным извержением. И этот вывод, по мнению ученых, можно распространить и на остальные спокойные вулканы, расположенные в других частях планеты. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.Известно, что одни вулканы — в Исландии, на Гавайях и на Галапагосских островах — тысячи лет производят жидкую базальтовую лаву, которая медленно течет по одним и тем же «руслам», образуя длинные реки огня. Такие вулканы ученые называют спокойными. Другие, например, Везувий в Италии или Сент-Хеленс в штате Вашингтон, США, извергаются редко, но эти события сопровождаются грандиозными взрывами и катастрофическими разрушениями.

Хотя жидкая базальтовая лава спокойных вулканов потенциально может наносить ущерб расположенным поблизости домам, она, как правило, движется медленно и не представляет угрозы для жизни людей. При угрозе новых извержений местные власти предпринимают необходимые меры безопасности, которые, однако, не предусматривают сценария катастрофических взрывов.

Ученые из США, Великобритании и Эквадора под руководством доктора Майкла Стока (Michael Stock) из Школы естественных наук Тринити-колледжа в Дублине изучила два вулкана на Галапагосах — Вульф и Фернандина, которые всегда извергали только композиционно однородные базальтовые потоки.20 июля, 18:05РИА НаукаУченые обнаружили на Венере активные вулканы

Расшифровав состав микроскопических кристаллов в лавах, авторы восстановили химические и физические характеристики магм, находящихся под вулканами. Оказалось, что на глубине магмы чрезвычайно разнообразны, в том числе есть похожие на те, что извергались вулканом Сент-Хеленс.

«Это было действительно неожиданно, — приводятся в пресс-релизе Тринити-колледжа слова доктора Стока. — Начиная исследование, мы хотели узнать, почему эти вулканы такие скучные, и какой процесс заставляет состав лав оставаться постоянным в течение длительных периодов времени. Вместо этого мы обнаружили, что они совсем не скучные — они просто скрывают свои магматические секреты под землей».

Исследователи считают, что состав базальтовых лав остается постоянным, пока есть непрерывный приток новых порций магмы — например, когда вулкан находится над «горячей точкой» — струей горячей магмы, поднимающейся к поверхности из глубин Земли. В этом случае горячий расплав в резервуаре все время перемешивается, а его состав усредняется.

Если же глубинная система долго остается замкнутой, в ней формируются магмы, более насыщенные летучими веществами. Поднимаясь к поверхности, они могут вызвать взрывы. Так что спокойные вулканы, если под ними расположены очаги с химически разнородной магмой, могут в какой-то момент начать демонстрировать взрывную активность.

«Это открытие меняет игру и позволяет увязать между собой противоречивые сочетания спокойных и взрывных извержений на нескольких вулканах Галапагосских островов в прошлом, — говорит еще один автор исследования Бенджамин Бернард (Benjamin Bernard) из Института геофизики Эквадора. — Это дает нам возможность лучше понять поведение этих вулканов, что важно для их мониторинга и оценки опасности».

Хотя нет никаких признаков того, что вулканы Галапагосских островов в ближайшее время претерпят изменения в стиле извержения, результаты исследования объясняют, почему некоторые вулканы вдруг меняют свое поведение.

7 августа 2019, 14:17РИА НаукаУченые предрекают катастрофу при следующем извержении вулкана Килауэа

Истинные хозяева этого мира. На что способны вулканы

Ровно десять лет назад весь мир начал активно разучивать простое и емкое исландское слово — Эйяфьядлайёкюдль. Канал «Наука» решил использовать юбилей этого извержения как повод для того, чтобы поговорить о вулканизме и его значении в жизни каждого из нас.

Подборку интересных фактов о вулканах нам помог составить Павел Юрьевич Плечов — доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры петрологии и вулканологии геологического факультета МГУ, директор Минералогического музея им. А. Е. Ферсмана РАН.

Вулканов так много, что их невозможно сосчитать

Мы живем на территории, которая когда-то была полностью вулканической — несколько миллиардов лет назад. Подсчитать все вулканы на земле невозможно. Вулканологи ведут учет активных, действующих вулканов — в их каталоге перечислены около 1500 таких объектов. Активным считается вулкан, который извергался хотя бы однажды за последние 10 000 лет. Каждый год в каталог добавляются все новые вулканы: не потому, что образовываются на новом месте, а потому, что ученые находят следы извержений, которые произошли в далеком прошлом.

«В год извергается около 60–80 вулканов. Поэтому говорить, что извержение вулкана — это что-то необычное и редкое, нельзя. Вулканы извергаются фактически каждый день. Мы живем на планете, на которой существует активный вулканизм, и научились получать от этого удовольствие», — говорит Плечов.

Почему именно Эйяфьядлайёкюдль так запомнился?

Дело в том, что это было неожиданно и впервые привело к большому транспортному коллапсу — на несколько дней, начиная с 15 апреля 2010 года, было остановлено авиасообщение над Северной Европой (но не над Исландией, что интересно). Многие тогда вдруг узнали, что во время извержения вулкана нельзя летать на реактивных самолетах.

Ученые считают извержение Эйяфьядлайёкюдля заурядным событием: по вулканологической шкале его коэффициент составляет всего 3 балла, объясняет Плечов. А в истории случались извержения и в 8 баллов!

Что касается вулканов в Исландии, то извержения на острове происходят регулярно, примерно раз в четыре года. Самым разрушительным была так называемая «трещина Лаки» в 1783 году. В ходе этого извержения большая часть растительного покрова острова погибла, было уничтожено до 75% домашнего скота. Каждый пятый житель страны отравился или скончался от голода — жертвами извержения в итоге стали примерно 10 000 исландцев.

Вулканический пепел и газы, поднявшиеся в верхние слои атмосферы над многими районами Европы и Северной Америки, экранировали солнечное излучение, что привело к похолоданию во всем Северном полушарии. Следствием этого стал неурожай, массовый голод и смерть около 6 млн человек.

Мы обязаны вулканам возникновением жизни на Земле?

От вулканов не только вред, но и польза. Да еще какая! В последние годы все большее количество ученых приходит к мысли о том, что жизнь могла зародиться не в океанах, а на поверхности суши, в озерах и у жерл гейзеров и вулканов.

«Буквально перед карантином я читал часовую лекцию в Кембридже о связи вулканизма и возникновения жизни, — рассказал нам Павел Плечов. — Есть три основные гипотезы возникновения жизни на Земле. Одна из них связана с гидротермальными источниками на дне океана. Другая — с электростатическими разрядами в вулканических облаках во время извержения. А третья — с гейзерами, горячими источниками в вулканических областях. Так что любая гипотеза, какую ни возьмете, приводит к вулканизму».

Почему при извержении вулканов появляются молнии? Ученые полагают, что частички льда, расположенные в верхних слоях облака пепла, в котором также присутствует и водяной пар, образуют молнии по той же схеме, что и обычная грозовая туча. Статические заряды возникают в вулканических выбросах из-за столкновения обломков пород, льда и золы. Чем меньше размер частиц, тем больше образуется молний. © AP/East News

Вулкан дал — вулкан взял: массовые вымирания 

Породив жизнь на этой планете, вулканизм затем устроил несколько массовых вымираний. Гибель (почти) всего живого на Земле не раз была связана с крупным вулканизмом, таким как излияние Сибирских траппов (251 млн лет назад) или формирование плато Декан (65 млн лет назад).

Самое большое из зафиксированных массовых вымираний произошло как раз 250 млн лет назад. Погибло очень много видов животных, причем не только на суше, но и в море. И уже после этого вымирания жизнь на суше стала быстро развиваться. Таким образом, серия извержений Сибирских траппов создала условия для возникновения новых видов на Земле.

Огромное вулканическое плато Декан в Индии сформировалось 65 млн лет назад — это как раз граница мезозоя и кайнозоя. В это время вымерло большое количество животных, в том числе и динозавры, что дало возможность бурному развитию млекопитающих. Эта эволюция в итоге привела к появлению человека

Как связаны вулканизм и массовые вымирания, пока точно не известно. «Ученые сейчас активно пытаются определить основные причины, из-за которых произошли вымирания. Привести к этому могли изменения окружающей среды, состава атмосферы и гидросферы, но механизм и детали этого процесса пока недостаточно изучены», — объяснил «Науке» Павел Плечов.

Вулканы сделали человека разумным? 

Ученые предполагают, что человек прямоходящий научился готовить пищу на вулканической лаве, что позволило ему получать больше энергии, поумнеть и стать человеком разумным. Такую гипотезу высказал в 2015 году американский ученый Майкл Медлер, географ из Университета Западного Вашингтона.

Павел Плечов подтвердил, что археологи и вулканологи пристально изучают Восточно-Африканскую рифтовую долину, где сосредоточено много вулканов, а также делятся важными открытиями, ссылаясь друг на друга.

«Археологи находят там стоянки самых древних людей, которым порядка 2–2,5 млн лет, и датируют их по извержениям вулканов. Потому что стоянки пересыпаются пеплом и эти горизонты хорошо видны. А вулканологи, наоборот, датируют свои потоки и извержения по данным археологов. И иногда непонятно, откуда первично берутся цифры: мы друг на друга ссылаемся»

История развития человечества тесно связана с извержениями вулканов, говорит Плечов. Активные вулканические районы: Восточная Африка, Италия, Греция и Средиземноморье, Япония — это как раз те территории, где зарождались и стремительно развивались древние цивилизации. «Вулканизм действительно вкладывает что-то в развитие человечества, заставляет людей задумываться над тем, что происходит. Но причинно-следственные связи установить пока сложно», — поясняет вулканолог.

Вулкан — в Южной Америке, голод — в России 

Создав все условия для появления человека, вулканизм не бросил его на произвол судьбы, а продолжил влиять на жизнь буквально всех людей, в том числе в регионах, максимально отдаленных от каких бы то ни было вулканов. В том числе на Руси.

В 1600 году извергался вулкан Уайнапутина — это было мощнейшее извержение в Южной Америке за всю ее историю. Глобальные экологические эффекты ощутили жители Европы и даже России. Ученые объясняют:

Накопление пепла в атмосфере Земли вызвало малый ледниковый период, характеризовавшийся затяжными дождями летом и ранними заморозками осенью. Последствием неурожая 1601 года в России стал так называемый Великий голод, продолжавшийся до 1603 года. Это привело к серьезному количеству жертв — погибли около 2 млн человек

В 1815 году произошло катастрофическое извержение вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава. Лава и пепел распространились на 150–180 км³, и по этому показателю извержение вулкана Тамборы считается крупнейшим в истории человечества. В одночасье погибли 11 000 — 12 000 человек, культура жителей острова Сумбава и тамборский язык исчезли с лица земли.

Для жителей Европы и Северной Америки это аукнулось «годом без лета» — в 1816 году были зафиксированы рекордно низкие температуры. Это привело к неурожаю и голоду. Что касается России, то здесь средняя температура была даже выше, чем обычно. Впрочем, распространено мнение (подтвердить которое сложно), что порожденное вулканизмом похолодание спровоцировало мутацию бактерии — возбудителя холеры и таким образом обернулось пандемией. В 1830–1831 годах болезнь добралась и до России, убив под 200 000 человек и спровоцировав холерные бунты в разных частях страны.

Яркой иллюстрацией влияния вулканов на нашу жизнь можно считать картину «Крик» Эдварда Мунка. Речь не только об ужасе и отчаянии, которые может вызвать у человека столкновение со стихией вулканизма. В 2003 году группа астрономов выдвинула предположение, что ярко-алый цвет неба, так поразивший художника, был вызван извержением вулкана Кракатау в 1883 году.

Насколько опасны вулканы России? 

С тех пор как Россия расширилась до Тихого океана, у нее появилось много собственных активных вулканов. Но почти все они находятся не в населенных областях. Об извержениях на Курильских островах ученые порой узнают только по спутниковым снимкам. Несколько вулканов есть возле Петропавловска-Камчатского, и за ними вулканологи пристально наблюдают. Например, недавно было извержение Корякского вулкана в непосредственной близости от города — в 35 км.

«Основные активные вулканы находятся на расстоянии сотен километров от российских городов, и даже крупные извержения не приводят к жертвам, потому что там просто никого не оказалось», — поясняет Павел Плечов.

Можно ли предотвратить извержение вулкана?

Супервулкан в Йеллоустоне несколько раз засыпал пеплом половину современной территории США. Ученые НАСА разработали план предотвращения возможного извержения: он подразумевает охлаждение очага магмы в недрах Йеллоустонской кальдеры, размер которой достигает 55 x 72 км. Но насколько это реалистично и возможно — взять энергию вулканов под контроль?

«Энергию, которую может произвести человечество, и энергию, которую может произвести одно крупное извержение вулкана, можно сравнить с муравьем и слоном. Ну а дальше встает вопрос: может ли муравей управлять слоном? Я считаю, что думать на эту тему можно, но пока это скорее опасно, чем полезно», — говорит Плечов.

Какой вулкан взорвется в следующий раз?

На данный момент извергаются около 20 вулканов, и точно не известно, какой из них взорвется раньше. Особо опасны индонезийские — в частности, Мерапи. Днями ранее напомнил о себе Анак-Кракатау — это достаточно серьезный вулкан, извержение которого в прошлом привело к множеству жертв в Юго-Восточной Азии. Японские вулканы тоже не дают о себе забыть. Например, Сакурадзима иногда извергается по тысяче раз в год, но каждый раз, к счастью, достаточно слабо.

Опасная ситуация может быть в Южной Италии. Угрозу таит в себе Этна, которая извергается два раза в год, а также знаменитый Везувий — он не извергался с 1944 года и может принести неприятные события в недалеком будущем. Обычно красиво извергается итальянский Стромболи — недавно из-за него даже закрывали одноименный остров. В США, кроме Йеллоустонского вулкана, есть несколько опасных мест на западе страны — они могут производить очень неприятные извержения.

«Подготовка таких извержений занимает не один год и даже не один десяток лет, поэтому мы, вулканологи, можем сказать только, что катастрофических извержений не предвидится в ближайшие три месяца, но мы не можем предсказать, будет ли такое извержение через пять или десять лет. Это никому не известно», — рассказал нам в интервью Павел Плечов.

Читайте также:

Что произойдет с Землей, если люди исчезнут: три сценария

Продукты извержения вулканов и их воздействие на организм. Справка

Химический состав вулканических газов: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксид углерода (CO), азот (N2), диоксид серы (SO2), оксид серы (SO), газообразная сера (S2), водород (h3), аммиак (Nh4), хлористый водород (HCl), фтористый водород (HF), сероводород (h3S), метан (Ch5), борная кислота (h4BO3), хлор (Cl), аргон (Ar), преобразованные h3O и СО2. Также присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация зависят от температуры и от типа земной коры, поэтому они могут меняться в пределах одного вулкана.

Вулканические газы, выделяемые вулканами любого типа, поднимаются в атмосферу и обычно не причиняют вреда, однако частично они могут возвращаться на поверхность земли в виде кислотных дождей.

Вулканы могут испускать значительное количество ядовитых газов даже в интервалах между извержениями.

Двуокись серы

Одним из самых вредных газов является двуокись серы, которая обладает едким запахом и даже при небольшой концентрации раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Двуокись серы может распространяться на значительное расстояние от ее источника. Газ реагирует с влажным воздухом, образуя крошечные капли серной кислоты. Эти капли настолько малы, что содержатся в воздухе в виде тонкой взвеси в течение неопределенно долгого времени. Аэрозоль серной кислоты может образовать вулканический смог, качество воздуха при этом часто опускается ниже стандартов. Растительность высыхает на корню, а дождевая вода становится кислотной, загрязняя питьевую воду.

Фтороводород и сероводород

Несмотря на очевидный вред для здоровья, в мире еще не было доказанных случаев гибели людей из-за непосредственного воздействия двуокиси серы. То же самое относится к фтороводороду, другому распространенному вулканическому газу, который может абсорбироваться в частицы пепла и становиться причиной фторового отравления скота. Так, соединения фтора захватываются пепловыми частицами, а при выпадении последних на земную поверхность заражают пастбища и водоемы, вызывая тяжелые заболевания скота. Таким же образом могут быть загрязнены открытые источники водоснабжения населения.

Вулканогенный сероводород, газ с запахом тухлых яиц, был причиной гибели нескольких людей. Сероводород образуется там, где часть летучих серных паров избегает окисления и не превращается в двуокись серы. Он тяжелее воздуха и собирается в естественных углублениях, где представляет серьезную опасность

Углекислый газ

Большая часть жертв вулканических газов приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и при пассивной дегазации может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5% углекислого газа, а в воздухе, который мы выдыхаем, примерно в два раза больше. Однако если концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы вынуждены дышать, достигает 7,5%, это приводит к сонливости и головной боли. Первый документально подтвержденный смертельный инцидент произошел в 1979 году в районе вулканического комплекса Дьенг на острове Ява (Индонезия). Здесь 149 человек, спасавшихся бегством от фреатического извержения, погибли в невидимом облаке углекислого газа, проплывавшем у них на пути. Считается, что газ вырвался из подземной ловушки из-за сейсмических толчков, связанных с извержением.

Жидкие вулканические продукты представляют собой лаву, вышедшую на поверхность.

Характер эффузивных извержений, форма и протяженность лавовых потоков определяется химическим составом, вязкостью, температурой, содержанием летучих веществ.

Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а многие другие элементы присутствуют в меньшем количестве.

Состав лавы вулкана Эйяфьятлайокудль

Диоксид кремния (SiO2) — 46,99

Оксид алюминия (Al2O3) — 15, 91

Оксид железа (FeO)- 12,12

Оксид марганца (MnO) — 0,19

Оксид магния (MgO) — 6,55

Оксид кальция (CaO) — 10,28

Оксид натрия (Na2O) — 3,11

Оксид калия (K2O) — 0,71

Диоксид титана (TiO2) — 3,32

Оксид фосфора (P2O5) — 0,64

Твердые вулканические продукты образуются при эксклюзивных взрывных извержениях.

При этом образуются вулканические бомбы (застывшие выбросы жидкой лавы), размером 6 см и более. Скопления вулканических бомб — агломераты.

Лапикки («шарик») — размеры 1-5 см — более мелкие продукты выброса — вулканический песок, пепел и пыль. Последняя разносится на тысячи км.

Взрывы дробят и выбрасывают уже отвердевшие вулканические породы и распыляют жидкую лаву, образуя туфы, размеры которых от 1-2 долей мм.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

 

Извержение вулкана — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Извержение вулкана происходит, когда горячие материалы из недр Земли выбрасываются из вулкана. Лава, камни, пыль и газовые соединения являются одними из этих «выбросов».

Извержения могут происходить с боковых ответвлений или с вершины вулкана. Некоторые извержения представляют собой ужасные взрывы, которые выбрасывают огромное количество горных пород и вулканического пепла и могут убить множество людей. Некоторые представляют собой тихие потоки горячей лавы.Вулканологи описали несколько более сложных типов извержений вулканов. Их часто называют в честь известных вулканов, где наблюдались извержения такого типа. Некоторые вулканы могут показывать только один тип извержения в течение периода активности, в то время как другие могут показывать ряд типов в серии.

Индекс вулканической взрывоопасности (обычно сокращенно VEI) представляет собой шкалу от 0 до 8 для измерения силы извержений. Он используется Программой глобального вулканизма Смитсоновского института для оценки воздействия исторических и доисторических потоков лавы.Она работает аналогично шкале Рихтера для землетрясений, в том смысле, что каждый интервал значений представляет десятикратное увеличение магнитуды (это логарифмическое значение). Большинство вулканических извержений имеют VEI от 0 до 2.

Извержения вулканов по индексу VEI

VEI	Высота шлейфа	Объем извержения *	Тип извержения	Частота **	Пример
0	<100 м (330 футов)	1000 м 3 (35 300 куб. Футов)	Гавайский	Непрерывный	Килауэа
1	100–1 000 м (300–3 300 футов)	10 000 м 3 (353 000 куб. Футов)	Гавайский / Стромболианский	Месяцев	Стромболи
2	1–5 км (1–3 мили)	1000000 м 3 (35300000 куб футов) †	Стромболианский / Вулканский	Месяцев	Galeras (1992)
3	3–15 км (2–9 миль)	10 000 000 м 3 (353 000 000 куб. Футов)	вулканец	Ежегодно	Невадо-дель-Руис (1985)
4	10–25 км (6–16 миль)	100000000 м 3 (0.024 у.е. миль)	Вулканический / Пелеанский	Несколько лет	Эйяфьядлайокудль (2010)
5	> 25 км (16 миль)	1 км 3 (0,24 куб. Миль)	Плиниан	5–10 лет	Гора Сент-Хеленс (1980)
6	> 25 км (16 миль)	10 км 3 (2 куб. Миль)	Плиниан / Ультра Плиниан	1000 лет	Кракатау (1883)
7	> 25 км (16 миль)	100 км 3 (20 куб. Миль)	Ультра Плиниан	10000 лет	Тамбора (1815)
8	> 25 км (16 миль)	1000 км 3 (200 куб. Миль)	Супервулканический	100000 лет	Озеро Тоба (74 тыс. Лет назад)
* Это минимальный объем извержения, необходимый для включения извержения в категорию. ** Значения являются приблизительными. Бывают исключения. † Существует разрыв между 2-м и 3-м уровнями VEI; вместо увеличения на 10, значение увеличивается на 100 (с 10 000 до 1 000 000).

Типы извержений вулканов ,

Как будущие извержения вулканов повлияют на озоновый слой Земли

Следующее крупное извержение вулкана может запустить химические реакции, которые серьезно повредят уже осажденный озоновый слой планеты.

Степень разрушения озонового слоя в результате большого взрывного извержения зависит от сложного химического состава атмосферы, включая уровни антропогенных выбросов в атмосферу. Используя сложное химическое моделирование, исследователи из Гарвардского университета и Университета Мэриленда изучили, что произойдет с озоновым слоем в ответ на крупномасштабные извержения вулканов в течение оставшейся части этого столетия и в нескольких различных сценариях выбросов парниковых газов.Исследование было недавно опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.

Стратосфера Земли все еще восстанавливается после исторического выброса хлорфторуглеродов (ХФУ) и других озоноразрушающих химикатов. Несмотря на то, что 30 лет назад Монреальский протокол прекратил использование ХФУ, уровни хлорсодержащих молекул в атмосфере по-прежнему повышены. Взрывные извержения вулканов, в результате которых в стратосферу выбрасывается большое количество диоксида серы, способствуют химическому превращению хлора в более активные формы, разрушающие озон.

Исследователям давно известно, что при высоких концентрациях хлора в ХФУ, производимых человеком, в результате извержения вулкана происходит истощение озонового слоя. Когда уровень хлора из ХФУ низкий, извержения вулканов могут фактически увеличить толщину озонового слоя. Но когда именно произойдет этот переход — от извержений, разрушающих озоновый слой, до извержений, увеличивающих толщину озонового слоя, — долгое время оставалось неясным. Предыдущее исследование показало, что окно перехода находится где-то между 2015 и 2040 годами.

Гарвардские исследователи обнаружили, что извержения вулканов могут привести к истощению озонового слоя до 2070 года или позже, несмотря на снижение концентраций антропогенных ХФУ.

«Результаты нашей модели показывают, что уязвимость озонового столба перед крупными вулканическими извержениями, вероятно, сохранится в конце 21 ^годов века, что значительно позже, чем предыдущие оценки», — сказал Дэвид Уилмаус, руководивший исследованием и научный сотрудник проекта Гарвардская школа инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона и факультет химии и химической биологии.

Итак, почему этот сдвиг происходит намного позже, чем предполагалось ранее?

«Предыдущие оценки не учитывали некоторые природные источники галогенных газов, такие как очень короткоживущие бромоуглероды, происходящие из морского планктона и микроводорослей», — сказал Эрик Клобас, ведущий автор и кандидат наук по химической физике из Гарварда.

Учет этих выбросов позволяет точно настроить время перехода от извержений, вызывающих истощение озонового слоя, к извержениям, которые увеличивают толщину озонового слоя.Эти природные источники брома становятся особенно важными в нижних слоях стратосферы после того, как концентрация ХФУ, выбрасываемых человеком, снизилась.

«Мы обнаружили, что концентрация брома в природных, очень короткоживущих органических соединениях критически важна», — сказал Клобас. «Даже небольшие, доли на триллион изменений в количестве брома из этих источников могут означать разницу между вулканическим извержением в конце 21 ^— века, приведшим к истощению озонового столба или усилению озонового столба.”

Затем исследователи изучили, как вулканическое событие размером с извержение горы Пинатубо, выбросившее около 20 миллионов метрических тонн диоксида серы в стратосферу в 1991 году, повлияет на озоновый слой в 2100 году. Команда смоделировала четыре различных сценария выбросов парниковых газов. , варьирующийся от очень оптимистичного до того, что обычно считается наихудшим сценарием.

Команда обнаружила, что наиболее оптимистичный прогноз будущих концентраций парниковых газов привел к наибольшему истощению озонового слоя в результате извержения вулкана.И наоборот, в пессимистическом сценарии, при котором выбросы парниковых газов будут продолжать быстро расти в течение 21 ^— века, извержение размером с гору Пинатубо фактически приведет к небольшому увеличению содержания озона. Исследователи обнаружили, что более низкие температуры стратосферы и более высокие уровни метана в этом сценарии сдерживают важные химические реакции, разрушающие озоновый слой.

Но вот что интересно: все вышеперечисленные сценарии предполагали, что извержение вулкана приведет только к выбросу серы в стратосферу, как извержение горы Пинатубо в 1991 году на Филиппинах.Если в результате извержения в стратосферу будут также введены галогенсодержащие химические вещества, такие как хлористый водород (HCl), результаты могут быть ужасными.

«Если вулканические галогены, которые обычно присутствуют в больших количествах при извержениях вулканов, существенно разделятся на стратосферу — при любом сценарии выбросов парниковых газов в любой момент в будущем — это потенциально приведет к серьезным потерям стратосферного озона», — сказал Клобас.

Эти извержения — крайне необычные события, но возможность все же существует, о чем свидетельствуют исторические записи.

В таком случае в Соединенных Штатах может наблюдаться продолжительное и значительное уменьшение толщины озонового слоя — до 15–25 процентов в смоделированном сценарии с самым высоким содержанием галогенов. Даже небольшое уменьшение толщины озонового слоя, который защищает поверхность Земли от разрушающего ДНК ультрафиолетового излучения, может отрицательно сказаться на здоровье человека и других формах жизни на этой планете.

«Эти извержения — крайне необычные события, но вероятность их существования существует, что подтверждается историческими записями», — сказал Уилмут.

Соавторами статьи являются Дебра Вайзенштейн, специалист по управлению исследованиями в SEAS, Джеймс Дж. Андерсон, профессор химии атмосферы SEAS и факультетов химии и химической биологии и наук о Земле и планетах Филип С. Велд, а также Росс Салавич. наук об атмосфере и океане в Университете Мэриленда, Колледж-Парк.

Исследование стало возможным благодаря поддержке НАСА в рамках награды № (ов) NNX15AD87G, NNX15AF60G и NNX14AF19G.

.

Как будущие извержения вулканов повлияют на озоновый слой Земли

Следующее крупное извержение вулкана может запустить химические реакции, которые серьезно повредят уже осажденный озоновый слой планеты.

Степень ущерба озоновому слою в результате крупного взрывного извержения зависит от сложного химического состава атмосферы, включая уровни антропогенных выбросов в атмосферу.Используя сложное химическое моделирование, исследователи из Гарвардского университета и Университета Мэриленда изучили, что произойдет с озоновым слоем в ответ на крупномасштабные извержения вулканов в течение оставшейся части этого столетия и в нескольких различных сценариях выбросов парниковых газов. Исследование было недавно опубликовано в Geophysical Research Letters .

Стратосфера Земли все еще восстанавливается после исторического выброса хлорфторуглеродов (ХФУ) и других озоноразрушающих химикатов.Несмотря на то, что 30 лет назад Монреальский протокол прекратил использование ХФУ, уровни хлорсодержащих молекул в атмосфере по-прежнему повышены. Взрывные извержения вулканов, в результате которых в стратосферу выбрасывается большое количество диоксида серы, способствуют химическому превращению хлора в более активные формы, разрушающие озон.

Исследователям давно известно, что при высоких концентрациях хлора в ХФУ, производимых человеком, в результате извержения вулкана происходит истощение озонового слоя.Когда уровень хлора из ХФУ низкий, извержения вулканов могут фактически увеличить толщину озонового слоя. Но когда именно произойдет этот переход — от извержений, разрушающих озоновый слой, до извержений, увеличивающих толщину озонового слоя, — долгое время оставалось неясным. Предыдущее исследование поместило окно перехода где-то между 2015 и 2040 годами.

Гарвардские исследователи обнаружили, что извержения вулканов могут привести к истощению озонового слоя до 2070 года или позже, несмотря на снижение концентраций антропогенных ХФУ.

«Результаты нашей модели показывают, что уязвимость озонового столба перед крупными вулканическими извержениями, вероятно, сохранится в конце XXI века, значительно позже, чем предыдущие оценки», — сказал Дэвид Уилмут, руководивший исследованием и научный сотрудник проекта в Гарварде. Школа инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона и факультет химии и химической биологии.

Итак, почему этот сдвиг происходит намного позже, чем предполагалось ранее?

«Предыдущие оценки не учитывали некоторые природные источники галогенных газов, такие как очень короткоживущие бромоуглероды, происходящие из морского планктона и микроводорослей», — сказал Эрик Клобас, ведущий автор и кандидат наук по химической физике из Гарварда.

Учет этих выбросов позволяет точно настроить время перехода от извержений, вызывающих истощение озонового слоя, к извержениям, которые увеличивают толщину озонового слоя. Эти природные источники брома становятся особенно важными в нижних слоях стратосферы после того, как концентрация ХФУ, выбрасываемых человеком, снизилась.

«Мы обнаружили, что концентрация брома в природных, очень короткоживущих органических соединениях критически важна», — сказал Клобас. «Даже небольшие, частичные на триллионы изменения количества брома из этих источников могут означать разницу между извержением вулкана в конце 21 века, приводящим к истощению озонового столба или усилению озонового столба.«

Затем исследователи изучили, как вулканическое событие размером с извержение горы Пинатубо, выбросившее около 20 миллионов метрических тонн диоксида серы в стратосферу в 1991 году, повлияет на озоновый слой в 2100 году. Команда смоделировала четыре различных сценария выбросов парниковых газов. , варьирующийся от очень оптимистичного до того, что обычно считается наихудшим сценарием.

Команда обнаружила, что наиболее оптимистичный прогноз будущих концентраций парниковых газов привел к наибольшему истощению озонового слоя в результате извержения вулкана.И наоборот, в пессимистическом сценарии, при котором выбросы парниковых газов будут продолжать быстро расти в течение 21 века, извержение размером с гору Пинатубо фактически приведет к небольшому увеличению содержания озона. Исследователи обнаружили, что более низкие температуры стратосферы и более высокие уровни метана в этом сценарии сдерживают важные химические реакции, разрушающие озоновый слой.

Но вот что интересно: все вышеперечисленные сценарии предполагали, что извержение вулкана приведет только к выбросу серы в стратосферу, как извержение горы Пинатубо в 1991 году на Филиппинах.Если в результате извержения в стратосферу будут также введены галогенсодержащие химические вещества, такие как хлористый водород (HCl), результаты могут быть ужасными.

«Если вулканические галогены, которые обычно присутствуют в больших количествах при извержениях вулканов, существенно разделятся на стратосферу — при любом сценарии выбросов парниковых газов в любой момент в будущем — это потенциально приведет к серьезным потерям стратосферного озона», — сказал Клобас.

В таком случае в Соединенных Штатах может наблюдаться продолжительное и значительное уменьшение толщины озонового слоя — до 15–25 процентов в смоделированном сценарии с самым высоким содержанием галогенов.Даже небольшое уменьшение толщины озонового слоя, который защищает поверхность Земли от разрушающего ДНК ультрафиолетового излучения, может отрицательно сказаться на здоровье человека и других формах жизни на этой планете.

«Эти извержения — очень необычные события, но вероятность их существования существует, о чем свидетельствуют исторические записи», — сказал Уилмут.

---

Вулканические газы могут разрушить озоновый слой: исследования

---

Предоставлено Гарвард Джон А.Школа инженерии и прикладных наук Полсона

Цитата : Как будущие извержения вулканов повлияют на озоновый слой Земли (2017, 16 августа) получено 9 августа 2020 с https: // физ.орг / Новости / 2017-08-будущее-вулканические-высыпания-воздействие-earth.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

,

вулканов и изменение климата | Earthdata

Крупномасштабная вулканическая активность может длиться всего несколько дней, но массивное излияние газов и пепла может влиять на климатические модели в течение многих лет.

Джейсон Вулф

Когда 15 июня 1991 года на Филиппинах произошло извержение горы Пинатубо, около 20 миллионов тонн диоксида серы и частиц пепла взорвались в атмосферу на высоте более 12 миль (20 км). Извержение вызвало широкомасштабные разрушения и человеческие жизни.Газы и твердые частицы, попавшие в стратосферу, кружили вокруг земного шара в течение трех недель. Извержения вулканов такой силы могут повлиять на глобальный климат, уменьшая количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, понижая температуру в тропосфере и изменяя характер атмосферной циркуляции. Степень, в которой это происходит, является непрекращающейся дискуссией.

Крупномасштабная вулканическая активность может длиться всего несколько дней, но массивное излияние газов и пепла может влиять на климатические модели в течение многих лет.Серные газы превращаются в сульфатные аэрозоли, субмикронные капли, содержащие около 75 процентов серной кислоты. После извержений эти аэрозольные частицы могут оставаться в стратосфере от трех до четырех лет.

Крепление Пинатубо, 13 июня 1991 г. (Изображение любезно предоставлено NOAA).

Крупные извержения изменяют радиационный баланс Земли, поскольку вулканические аэрозольные облака поглощают земную радиацию и рассеивают значительное количество приходящей солнечной радиации, эффект, известный как «радиационное воздействие», может длиться от двух до трех лет после извержения вулкана.

«Извержения вулканов вызывают краткосрочные изменения климата и способствуют естественной изменчивости климата», — говорит Георгий Стенчиков, профессор-исследователь кафедры экологических наук Университета Рутгерса. «Изучение последствий извержения вулкана позволяет нам лучше понять важные физические механизмы в климатической системе, которые инициируются вулканическим воздействием».

Стенчиков и профессор Алан Робок из Университета Рутгерса вместе с Хансом Графом и Инго Киршнером из Института метеорологии Макса Планка выполнили серию климатических симуляций, в которых объединились наблюдения вулканических аэрозолей из эксперимента по стратосферным аэрозолям и газам II (SAGE II), доступного в отделе атмосферных исследований НАСА. Центр данных (ASDC) с данными со спутника исследования верхних слоев атмосферы (UARS) из Центра данных и информационных услуг Годдарда NASA (GES DISC).

Исследовательская группа провела модель общей циркуляции, разработанную в Институте Макса Планка, с аэрозолями Пинатубо и без них в течение двух лет после извержения Пинатубо. Чтобы изучить чувствительность реакции климата к температуре поверхности моря, используя данные Центра распределенных активных архивов физической океанографии НАСА (PO.DAAC), они провели расчеты с климатологически средней температурой поверхности моря, а также с температурами, наблюдаемыми во время конкретных Эль-Ниньо и Ла-Манш. Периоды Нинья.

Вулканический пепел, подобный этому с горы Сент-Хеленс, на самом деле не пепел, а крошечные зазубренные частицы камня и стекла. (Изображение любезно предоставлено USGS, из информационного бюллетеня USGS 027-00).

Сравнивая моделирование климата извержения Пинатубо, с аэрозолями и без них, исследователи обнаружили, что климатическая модель рассчитывала общее охлаждение глобальной тропосферы, но дала четкую картину зимнего потепления температуры приземного воздуха над континентами Северного полушария.Температура тропической нижней стратосферы повысилась на 4 Кельвина (4 ° C) из-за поглощения аэрозолем длинноволнового земного и солнечного ближнего инфракрасного излучения. Модель продемонстрировала, что прямое радиационное воздействие вулканических аэрозолей вызывает общее нагревание стратосферы и охлаждение тропосферы, а зимой — тропосферную картину.

«Смоделированное изменение температуры согласуется с температурными аномалиями, наблюдаемыми после извержения», — говорит Стенчиков. «Картина зимнего потепления после извержения вулкана практически идентична модели изменения температуры поверхности зимой, вызванной глобальным потеплением.Это показывает, что вулканические аэрозоли стимулируют фундаментальные климатические механизмы, которые играют важную роль в процессе глобальных изменений «.

Этот температурный режим согласуется с существованием сильной фазы Арктического колебания, естественного режима циркуляции, при котором атмосферное давление в полярных и средних широтах колеблется, в результате чего давление над полярным регионом превышает нормальное, а давление ниже нормы. нормальное давление примерно на 45 градусах северной широты. Это вызвано радиационным эффектом аэрозоля, и циркуляция зимой сильнее, чем радиационное охлаждение аэрозоля, которое преобладает летом.

Техногенные или «антропогенные» выбросы могут усугубить последствия извержения вулканов для глобальной климатической системы, говорит Стенчиков. Например, хлорфторуглероды (ХФУ) в атмосфере запускают цепь химических реакций на поверхности аэрозоля, которые разрушают молекулы озона в стратосфере средних широт, усиливая наблюдаемое истощение стратосферного озона.

«Хотя у нас нет наблюдений, извержение Агунг в 1963 году на острове Бали, вероятно, не привело к истощению озона, поскольку в стратосфере было мало атмосферного хлора.В 1991 году после извержения Пинатубо, когда количество ХФУ в стратосфере увеличилось, содержание озона в средних широтах снизилось на 5-8 процентов, что затронуло густонаселенные районы », — говорит Стенчиков.

НАСА и Национальный научный фонд профинансировали Робока и Стенчикова для более подробного изучения извержения Пинатубо и проведения другого сравнения моделей с набором данных о вулканических аэрозолях. Они планируют объединить данные SAGE II с доступными лидарными и спутниковыми данными из различных DAAC, чтобы улучшить свой существующий набор данных.

Понимая более подробно влияние крупных извержений вулканов на климатическую систему Земли, возможно, ученые смогут лучше предложить меры по уменьшению их воздействия на людей и природные ресурсы.

Список литературы

Кирхнер И., Стенчиков Г., Х.-Ф. Граф, А. Робок. Дж. Антуна, Моделирование климатической модели зимнего потепления и летнего похолодания после извержения вулкана Пинатубо в 1991 г., J. Geophys. Местожительство , 104, 19 039-19 055, 1999.

Стенчиков, Георгий Л., Инго Киршнер, Алан Робок, Ханс-Ф. Граф, Хуан Карлос Антуна, Р. Г. Грейнджер, Алин Ламберт и Ларри Томасон, 1998: Радиационное воздействие извержения вулкана Пинатубо в 1991 году. J. Geophys Res. 103 (D12), стр. 13837-13857.

Дополнительная информация

Центр данных по атмосферным наукам НАСА (ASDC)

Центр данных и информационных служб NASA Goddard Earth Sciences (GES DISC)

Центр распределенного активного архива физической океанографии НАСА (PO.DAAC)

Об используемых данных дистанционного зондирования
Спутник	Эксперимент по стратосферным аэрозолям и газам II (SAGE II)	Спутник для исследования верхних слоев атмосферы (UARS)	NOAA -7, -9, -11 и -14 спутники на полярной орбите
Датчик			Улучшенные радиометры очень высокого разрешения (AVHRR)
Параметр	вулканические аэрозоли и изменение климата	вулканические аэрозоли и изменение климата	вулканические аэрозоли и изменение климата
DAAC	Центр данных NASA по атмосферным наукам (ASDC)	Центр данных и информационных услуг NASA Годдарда по наукам о Земле (GES DISC)	Центр распределенного активного архива физической океанографии НАСА (PO.DAAC)

,