Farklı volkanik patlama türlerinin ve bunların çevresel etkilerinin değerlendirilmesi;
Volkanik patlama türleri
Magmatik püskürmeler nelerdir?
Magmatik püskürmeler, magmanın bir magma odasından salınmasının neden olduğu bir tür volkanik püskürmedir. [1] Magma yüzeye ulaştığında, patlayarak bir patlama kolonuna parçalanabilir veya lav akıntıları oluşturabilir. [1] Magma, su, karbondioksit ve kükürt dioksit gibi çözünmüş uçucu maddelerden oluşur. [1] Yükseliş sırasında dekomprese olduğu için bu uçucu maddelerde aşırı doygun hale gelir ve gaz kabarcıkları oluşmaya başlar. [1] Gaz kabarcıkları daha sonra magmadaki gözenekli veya kırık alanlardan kaçarak kısmi gaz kaybına neden olabilir. [1] Patlayıcı patlamalarda, gaz kabarcıkları aniden patlayarak gazı serbest bırakır ve bu gaz hızla genişler ve magmanın gaz ve magma parçalarına bölünmesine neden olur. [1]
Freatik patlamalar nelerdir?
Freatik püskürmeler, insan yaşamı için önemli bir tehlike oluşturan ve önemli ölçüde can kaybına neden olabilen bir volkanik aktivite şeklidir [2]. Bunlara, yeraltı suyunun ısınması [2], akarsu çökeltilerine ve akiferlere giren magma [2], yüzey suyuyla etkileşime giren lav veya piroklastik akışlar [2], kaynama noktasına yakın yeraltı jeotermal suyunun basıncının düşmesinden kaynaklanan şofben benzeri patlamalar neden olur. [2] ve hidrotermal sistemleri dışarı atan volkanik patlamalar [2]. Volkanik aktivitenin sadece %8'ini oluşturmasına rağmen [2], freatik püskürmeler kazaların %20'sinden sorumludur. Ek olarak, yüksek irtifalara [2] kül enjekte edebilirler, bu da havacılık ve ekonomi üzerinde ciddi etkilere neden olabilir.
Freatomagmatik patlamalar nelerdir?
Freatomagmatik püskürmeler, magma suyla etkileşime girdiğinde meydana gelen bir tür volkanik aktivitedir [3]. Bu püskürmeler, yeraltı suyunun [3] ısınmasından kaynaklanır ve en üstteki ~200 m [3] ve daha sığ olanlarda (<100 m) [3] patlamalara neden olabilir. Yeraltı freatomagmatik patlamalar, yükselen magmanın yeraltı suyuyla etkileşiminden kaynaklanır [3] ve ~200 m'nin altındaki patlamaların çoğu patlamaz, bunun yerine diatremlerin (havalandırma yapıları) oluşumuna katkıda bulunur [3]. Maar-diatremler, freatomagmatik püskürmelerden oluşan bir volkan türüdür ve kraterler, düşük profilli tephra halkaları ve huni şeklindeki breşik taşra kayaçları ile karakterize edilir [3]. Freatik püskürmeler yalnızca önemli bir volkanik tehlike oluşturmaz [3], aynı zamanda insan yaşamının kaybına da neden olabilir [3].
Volkanik patlamaların özellikleri
Magmatik patlamalarda gazın rolü nedir?
Gaz, magmatik püskürmelerin önemli bir bileşenidir ve püskürme sürecini yürütmek için enerji sağlar ve magma odasının evrimini etkiler. [4] Gaz genellikle çeşitli volkanik süreçler sırasında salınır, bunlar arasında patlamalı ve patlayıcı püskürmenin yanı sıra patlamayan sürekli gaz giderme de bulunur. [4] Gaz emisyonlarının genellikle patlayan magmalarda çözünen uçucuların miktarından daha fazla olduğuna dikkat etmek önemlidir. [4] Bir püskürme sırasında yayılan kükürt dioksit miktarı [4] genellikle magmada çözünen kükürt miktarından daha fazladır [4], bu tektonik ortam, patlama tarzı ve patlama gibi çeşitli faktörlere atfedilir. magma bileşimi. [4] Püskürmüş magmanınkinden çok daha büyük bir hacme sahip olan patlamamış magmanın gazının alınması da büyük gaz giderme olaylarından sorumludur. [4] Gaz giderme modlarını açıklamak için, kabarcık biriken magmanın püskürmesi, taşınan bir magma sütununun gazının giderilmesi ve derin bir magma odasından geçirgen gaz taşınması dahil olmak üzere üç farklı mekanizma önerilmiştir. [4] Ayrıca, gazların ve magmaların emisyon biçimleri de püskürme türüne göre değişmektedir. [4] Patlayıcı ve taşkın püskürmeler, kükürt dioksit emisyon veri kaynaklarına göre ayırt edilebilir. [4] Bu nedenle gaz, magmatik patlamalarda çok önemli bir rol oynar.
Buharın aşırı ısınması nasıl freatik patlamalara neden olur?
Freatik püskürmeler veya hidrotermal püskürmeler, magma kökenli yüksek sıcaklıktaki bir malzeme tarafından yeraltı suyunun yoğun şekilde ısıtılmasının neden olduğu şiddetli bir sıvıdan gaza faz değişimidir [5]. Yükselen gazın neden olduğu sıcaklık ve basınç artışı hidrotermal patlamalara [5] yol açabileceğinden, buharın aşırı ısınması freatik püskürmelere [5] neden olan önemli bir faktördür. Solfatarik gazların kapanması ayrıca basınçta bir artışa neden olabilir ve bu da bir freatik patlama için ideal ortamı yaratır [5]. Ek olarak, buharın aşırı ısınması, yükselen magma büyük miktarlarda yer altı suyu veya deniz suyuyla temas ettiğinde freatik patlamalara neden olabilir [6]. Gaz püskürmeleri, tahrik sıvısı, magmatiğe yaklaşan ilk sıcaklıklarda gaz veya aşırı ısıtılmış su buharı olduğunda meydana gelir [6]. Bu nedenle, buharın aşırı ısınmasının freatik püskürmelere neden olmada önemli bir faktör olduğu açıktır [2].
Magma ve su arasındaki etkileşim nasıl freatomagmatik patlamalara neden olur?
Freatomagmatik püskürmeler veya magma ile su arasındaki etkileşimin neden olduğu patlamalar büyüleyici bir olgudur. Bu tür patlamaların enerjisi, erimiş yakıt-soğutma sıvısı etkileşimi (MFCI) işlemi sırasında kinetik enerjiye dönüştürülen Etot fraksiyonundan veya toplam enerjiden gelir. [3] Bu işlem, sıvı suyun, çevreleyen magmadan ince bir buhar filmi ile yalıtılmış alanlara önceden karıştırılmasını içerir. Bu filmin istikrarsızlaşması, hızlı ısı transferine ve suyu buharlaştıran ve magmayı parçalayan bir tür patlamaya neden olur. [3] Ayrıca, MFCI işleminde hem patlama hem de genleşme aşamalarında aşırı ısıtılmış buhar yoluyla enerji açığa çıkar. [3] Deneyler, termohidrolik patlamaların yalnızca bir saniye içinde yaklaşık 1 (m2/m3) kritik bir magma-su arayüzü/hacim oranı üretildiğinde meydana gelebileceğini bulmuştur. [7] Bu, freatomagmatik patlamalar için magma-su etkileşimlerinin gerekli olduğunu göstermektedir. [7] Bu, patlayıcı magma-su etkileşimlerinin (MFCI) erken patlamalar için itici bir mekanizma olduğu Tepexitl'de de gözlendi. [7] MFCI sürecinin nispeten iyi anlaşılmasına rağmen, doğal ortamlardaki davranışını çevreleyen birçok belirsizlik hala mevcuttur. [3]
Volkanik patlamaların çevresel etkileri
Volkanik gazlar iklim değişikliğini nasıl etkiler?
Volkanik patlamalar, atmosfere iklim değişikliğini etkileme potansiyeline sahip çeşitli gazlar ve parçacıklar salar. Volkanik malzeme, kül ve tephra stratosfere enjekte edilir ve bu da Dünya'nın ışınımsal dengesini ve iklimini bozabilir. [8] Püskürmelerden kaynaklanan sülfat aerosol partikül bulutlarının hem kısa dalga hem de uzun dalga radyasyon üzerinde önemli etkileri vardır. [8] Ek olarak, volkanlardan çıkan aerosol parçacıkları da ozonu yok edebilen heterojen kimyasal reaksiyonlar için yüzeyler görevi görür. [8] Küçük miktarlarda volkanik malzeme, stratosferde birkaç ay kalabilir ve küçük iklimsel etkilere sahipken, volkanik emisyonlar troposfere sülfatlar ekler, ancak ömürleri stratosferik aerosollerinkinden çok daha kısadır. [8] Volkanların troposfere küresel kükürt emisyonu, toplam doğal ve antropojenik emisyonun %14'üdür ve radyasyon etkilerine görece daha büyük bir katkısı vardır. [8] Filipinler'deki 1991 Mt. . [8]
Volkanlardan çıkan aerosoller iklim değişikliğini nasıl etkiler?
Volkanik patlamaların hem kısa vadede hem de uzun vadede iklim değişikliği üzerinde yadsınamaz bir etkisi var. [9] Bu püskürmeler stratosfere parçacıklar ve kükürt dioksit (SO2) enjekte ettiğinde, orada bir yıl hatta birkaç yıl kalabilirler. [9] Bu aerosol parçacıkları güneş radyasyonunu dağıtır ve emer, Dünya yüzeyinin ısınmasını engeller. [9] Bu fenomenin atmosfer üzerinde soğuma etkisi olabilir ve bu da daha sonra iklim değişikliği üzerinde dalgalanma etkisi yaratabilir. [9] Ek olarak, stratosferdeki volkanik aerosol, güneş blokajına neden olabilir ve Dünya sistem modellerinin sıcaklık projeksiyonları ile ısınmada gözlemlenen eğilimler arasındaki tutarsızlıklara katkıda bulunabilir. [9] Aslında, volkanik aerosoller stratosferik AOD'yi 2006-2015'e göre ortalama %40 artırdı ve stratosferik AOD'ler ve volkanlardan gelen ışınımsal zorlama sırasıyla 0,008 ve -0,2 W/m2'dir. [9] Sonuç olarak, aerosol parçacıkları Dünya'nın iklimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir [9] ve bunların iklim değişikliğine katkıları göz ardı edilemez.
Volkanik kül iklim değişikliğini nasıl etkiler?
Volkanik aktivite, hem bölgesel hem de küresel ölçekte iklim değişikliği üzerinde derin bir etkiye sahip olabilir. Özellikle volkanik külün geleneksel olarak volkanik sülfat aerosollerine kıyasla ihmal edilebilir bir etkiye sahip olduğu düşünülmüştür, ancak son araştırmalar aksini göstermektedir. [11] İnce kaya ve cam parçacıklarından oluşan kül, birikintilerinden yeniden hareket ettirilebilir ve atmosfere salınarak atmosferik gazların ve aerosollerin artmasına neden olur. [11] Bu, yüzey okyanusunu demirle gübreleyerek, fitoplankton büyümesini uyararak ve 'biyolojik pompayı' etkinleştirerek küresel karbon döngüsünü değiştirme potansiyeline sahiptir. [11] Ek olarak, volkanik kül güneş ışınımını ve yüzey sıcaklıklarını azaltarak küresel sirkülasyon modellerini ve iklim sistemini etkileyebilir. [11] Ayrıca birkaç haftaya kadar yüzey hava sıcaklığının günlük döngüsünü etkileyebilir. [11] Ayrıca, volkanik patlamaların etkileri, artan aerosol dağılımı ve meridyen sıcaklık gradyanı üzerindeki etkileri nedeniyle tropik bölgelerde meydana geldiklerinde daha belirgindir. [10] Bu nedenle, kanıtlanırsa, volkanik külün iklim üzerindeki etkisinin havacılık ve tarım endüstrisi için önemli etkileri olabilir [10], bu da onu iklim değişikliğine karşı mücadelede dikkate alınması gereken önemli bir faktör haline getirir.
kaynaklar
1. https://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/ichihara/vp2007plan/Gonnermann_Manga.pdf
2. https://earth-planets-space.springeropen.com/articles/10.1186/s40623-018-0938-x
3. https://doi.org/10.1002/2014GL060096
4. https://doi.org/10.1029/2007RG000244
5. https://earth-planets-space.springeropen.com/counter/pdf/10.1186/s40623-014-0169-8.pdf
6. https://www.osti.gov/servlets/purl/897532#page=131
7. https://doi.org/10.1029/2008JB005731
8. http://climate.envsci.rutgers.edu/pdf/StateOfThePlanet5.pdf
9. https://doi.org/10.5194/acp-18-11149-2018
10. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.11.009
11. https://www.hindawi.com/journals/amete/2014/340123/
Yorumlar
0 comment