Viac

9.10: Sopečné riziká - geovedy

9.10: Sopečné riziká - geovedy


Prehľad

Pri porovnaní dvoch typov sopiek, štítovej a kompozitnej, je zrejmé, že hoci sú štítové sopky masívnejšie (pozri obrázok 9.9), sú pre obyvateľstvo oveľa menej nebezpečné ako menšie zložené sopky. Štítové sopky produkujú čadičové lávy, ktoré môžu v dôsledku plynov plynúť pri vetraní, ale nakoniec pasívne stekajú po bokoch sopky (obrázky 9.3 a 9.12). Okrem škôd na majetku nie je pravdepodobné, že by niekto, kto žije na štítovej sopke alebo v jej blízkosti, zahynul v dôsledku sopečnej erupcie. To však nie je prípad zložených sopiek; výbušné erupcie produkujú veľa sopečných fragmentov, ktoré sa nazývajú pyroklastické zvyšky alebo tephra a ktoré majú veľkosť od prachu a popola až po veľké bloky (alebo bomby) vulkanického materiálu (obrázok 9.13). Pyroklastické zvyšky spočiatku putujú vysoko do atmosféry do erupčného stĺpca, ktorý sa potom šíri smerom von spolu s prevládajúcim smerom vetra, ale počas explozívnej fázy erupcie sa centrálny prieduch rozširuje, pretože počas tohto obdobia sú tiež fúkané skaly okolo prieduchu. erupcia; toto rozšírenie prieduchu vedie k menšej hybnosti erupčného stĺpca smerom nahor. Výsledkom je, že pyroklastický materiál putuje po bokoch sopky ako a pyroklastický tok, veľmi nebezpečná zmes horúceho vulkanického materiálu a škodlivých plynov.

Aj keď sú pyroklastické toky mimoriadne nebezpečné, väčšina úmrtí spojených s kompozitnými sopkami je spôsobená prúdením bahna, ktoré sa nazýva lahars. Mnoho zložených sopiek je pokrytých snehom a ľadom a dokonca aj malá erupcia môže mať za následok stekanie tavnej vody po stranách sopky. Táto voda môže ľahko nahlodať popol a ďalšie sopečné zvyšky na bokoch sopky a spôsobiť rýchlu kal z bahna a väčšieho materiálu, ako sú stromy a balvany. Lahars sa rýchlo pohybujú cez riečne kanály a môžu ohroziť každé mesto, ktoré je postavené v nízko položených oblastiach pod sopkou (obrázok 9.13). Lahary môžu byť tiež generované veľkým množstvom zrážok v tejto oblasti. V oblasti Cascade vo Washingtone a Oregone je rozpoznaných niekoľko starodávnych nánosov bahna. Kvôli blízkosti veľkých miest a mnohých miest v blízkosti týchto spiacich sopiek (a nedávno klasifikovanej „aktívnej“ hory St. Helens) sú zavedené monitorovacie systémy sopiek. Monitoruje sa napríklad seizmická aktivita, pretože zemetrasenia sa vytvárajú migráciou magmy smerom nahor pod vulkanickú štruktúru a na sledovanie akýchkoľvek zmien sklonu sa používa technológia GPS, pretože magma môže tlačiť po stranách sopky smerom von a zväčšovať uhol svah sopky. Monitorované sú aj údolia potoka na sopke, aby sa detegovali lahary, ktoré sa môžu stať kedykoľvek, bez ohľadu na aktívny alebo nečinný stav zloženej sopky.


Základy sopky

S rozširovaním populácie je viac ľudí, majetku a trás leteckých spoločností vystavených vulkanickým rizikám. Sopky v USA ovplyvňujú hlavne štáty západného pobrežia, Havaj a Aljašku, ale popol z erupcií môže cestovať stovky kilometrov, uzemniť lety a brániť pozemnej doprave. Posledná veľká erupcia v dolných štátoch USA nastala na Mount St. Helens vo Washingtone v roku 1980 a zabila 57 ľudí a spôsobila straty v lesníctve, poľnohospodárstve, budovách a cestách takmer 1 miliardu dolárov. [1,2,3]

Ako pomáha geoveda informovať o rozhodovaní o vulkanických rizikách?

Geológovia monitorujú sopky a študujú ich prácu, aby mohli predpovedať erupcie a vulkanické zosuvy pôdy. Používajú tiež kombinované merania a pozorovania s počítačovými modelmi na vytváranie máp, ktoré ukazujú predpokladaný rozsah a dopad sopečných rizík, ktoré môžu manažéri pre núdzové situácie, plánovači a ďalší činitelia s rozhodovacími právomocami využiť na lepšiu prípravu a reagovanie na sopečné riziká.


Kapitola 1: Oddiel 9 - Sopky a atmosféra

V tejto časti nájdete materiály, ktoré podporujú implementáciu EarthComm, oddiel 9: Sopky a atmosféra.

Výsledky vzdelávania

  • Analyzujte údaje o sopečných erupciách na mapách a grafoch s cieľom identifikovať vzory v rozsahu v mierke sopečných erupcií.
  • Plánujte a prenášajte uskutočniť vyšetrovanie, ktoré meria množstvo rozpusteného plynu v sýtenom nápoji.
  • Vypracovať model ktorý ilustruje, ako sa plyny rozpustené v magme uvoľňujú počas sopečných erupcií.
  • Získajte informácie o spôsoboch, ako môžu sopečné erupcie ovplyvniť človeka a globálne teploty.

Dotaz ďalej

1. Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako vedci vytvárajú modely na skúmanie sopečného popola, navštívte nasledujúcu webovú stránku:

Modelovanie sopečného popola, Národná meteorologická služba NOAA
Skúma nebezpečenstvo sopečného popola a to, ako vedci sledujú rozptýlenie sopečného popola.

2. Ak sa chcete dozvedieť viac o monitorovacích snahách kaskádového vulkánskeho observatória, navštívte nasledujúce webové stránky:

Kaskádové observatórium, CVO USGS
Preskúmajte, ako observatórium Kaskády sopiek intenzívne monitoruje nepokojné sopky a hodnotí hrozbu nebezpečenstva.

Západné americké sopky monitorované kaskádovým sopkovým observatóriom, CVO USGS
Opis a obrázky toho, ako zmeny na povrchu sopiek monitoruje observatórium sopiek Cascade.

Zdroje

Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o tejto téme, navštívte nasledujúce webové stránky:

Typy častíc

Ash - väčšie nebezpečenstvo, USGS
Popol je najbežnejším a najrozšírenejším sopečným nebezpečenstvom. Zistite viac o tom, ako to ovplyvňuje životy.

Popol a Tephra, Pemza a Škótsko atď., USGS
Definície a obrázky pojmov nájdete v slovníku pojmov programu Volcano Hazards.

Distribúcia a riziká sopečného popola

Znečistenie vulkanickým vzduchom - nebezpečenstvo na Havaji, USGS
Havaj slúži ako dobrá prípadová štúdia na demonštráciu toho, ako sa vulkanické častice môžu šíriť v širokom rozmedzí.

Vzdušný vulkanický popol - hrozba pre letectvo, USGS
Ak svetové koridory letovej prevádzky prechádzajú nad alebo po vetre stovky sopiek, aká je hrozba?

Sopečný popol - nebezpečenstvo pre lietadlá v severnom Pacifiku, USGS
V rokoch 1989-1990 ohrozila séria erupcií sopky Redoubt na Aljaške leteckú dopravu na severe Severnej Ameriky. Táto stránka obsahuje niekoľko príkladov nebezpečenstva, ktoré sopečné erupcie môžu mať na lietadlách, aj keď je lietadlo vzdialené stovky alebo tisíce kilometrov od sopky.

Index sopečnej výbušnosti

Index sopečnej výbušnosti, Univerzita v Severnej Karolíne
Získajte viac informácií o klasifikačnom systéme, ktorý vulkanológovia používajú na opis a porovnanie sopečných erupcií.

Sopečné plyny

Sopečné plyny a mladá atmosféra Zeme, Svet sopiek
Dozviete sa viac o dvoch teóriách o pôvode zemskej atmosféry.

Vulkanické plyny, Svet sopiek
Zahŕňa rôzne fakty o vulkanických plynoch vrátane údajov o zložení plynov z rôznych okrajov platní.

Účinky sopečných plynov, Sopkové informačné centrum UCSB
Uvádza účinky rôznych sopečných plynov na životné prostredie vrátane zvierat.

Informačné listy o nebezpečenstve sopky, USGS
Register základných údajov z programu Nebezpečenstvo sopky.

Sopky a zmena podnebia

Sopky a zmena podnebia, NASA
Tento článok z centra distribuovaného aktívneho archívu NASA podrobne popisuje účinky, ktoré môžu mať erupcie veľkého rozsahu, ako napríklad erupcia hory Pinatubo, na dlhodobú globálnu klímu.

Sopky a zemské podnebie, USGS
Zistite, ako môžu vulkanické plyny ako oxid siričitý spôsobiť globálne ochladenie, zatiaľ čo vulkanický oxid uhličitý má potenciál spôsobiť globálne otepľovanie.


Lávové prúdy a lávové kupoly

Lávové prúdy sú prúdy magmy vytlačené na povrch sopky. Vo všeobecnosti je zriedkavé, že láva spôsobí priame straty na životoch, pretože zvyčajne tečie pomaly, čo umožňuje dostatočný čas na evakuáciu ľudí. Zničí však všetko, čo mu stojí v ceste, kombináciou pohrebu, drvenia a tepla. Takéto erupcie sú tiež spojené s emisiou sopečných plynov a aerosólov.

Láva: nebezpečenstvo. Zdroj: VolFilm.

Viskozita lávových prúdov - ako ľahko môže tekutina pretekať - sa všeobecne zvyšuje s obsahom oxidu kremičitého a klesá s nárastom teploty a obsahu vody. Čadiče s nízkou viskozitou, bohaté na železo / horčík, sú najtekutejšie z bežných typov lávy a zvyčajne vybuchujú pri teplotách 1100–1200 ° C. Môžu prekonávať pomerne veľké vzdialenosti. Vysoko viskózne andezity bohaté na kremík sú oveľa menej tekuté ako čadič a vyrážajú pri teplotách okolo 700–900 ° C. Tvoria krátke husté toky alebo strmé lávové kupoly, ktoré necestujú ďaleko od sopečných prieduchov. Rýchlosť pohybu lávy sa obvykle pohybuje od niekoľkých metrov za hodinu pre andezitové lávy s vysokým obsahom oxidu kremičitého až po niekoľko kilometrov za hodinu pre tekuté čadiče.

Lávové kupoly sa tvoria, keď zo sopky pomaly vyteká vysoko viskózna láva. Kvôli vysokej viskozite lávy nemôže cestovať ďaleko od prieduchu a vytvára sa kupola lávy. Tieto lávové dómy sú obzvlášť nebezpečné, pretože majú tendenciu byť nestabilné a môžu sa zrútiť a spôsobiť tak pyroklastické prúdy hustoty.

Povodne bazalty

Povodné čadiče sú výnimočnou formou lávového prúdu. Tieto erupcie sú zriedkavé a naše chápanie týchto udalostí je založené na štúdiu minulých erupcií na miestach ako Deccanské pasce v Indii alebo Sibírske pasce. Takéto erupcie ovplyvňujú veľké až kontinentálne veľké oblasti (viac ako milión štvorcových kilometrov). Môžu mať hrúbku až jeden kilometer a uvoľňovať veľké množstvo plynu, ktoré môžu spôsobiť znečistenie ovzdušia a dokonca mať vplyv na globálne podnebie.

Z povodných čadičov, ktoré sa vyskytujú na Islande, sa môžeme veľa naučiť. V roku 2014 erupcia pukliny Holuhraun dosiahla veľkosť povodňového čadiča. Teraz je to najväčší čadičový čadič na Islande od erupcie Laki v rokoch 1783–1784, ktorá spôsobila smrť asi 20 percent islandského obyvateľstva znečistením životného prostredia a hladomorom. Pravdepodobne tiež zvýšila úroveň úmrtnosti kdekoľvek v Európe znečistením ovzdušia plynmi obsahujúcimi síru a aerosólmi. Našťastie sú povodňové erupcie čadiča veľmi zriedkavé!

V septembri 2014 boli vulkanológovia BGS svedkami výbuchu pukliny Holuhraun neďaleko ľadovej čiapky Vatnajokull na Islande. BGS © UKRI.

Táto satelitná fotografia z februára 2020 zobrazuje dva miliardy rokov starý povodňový čadič známy ako Labradorský žľab v Kanade. Zdroj: Pozemské observatórium NASA.


9.10: Sopečné riziká - geovedy

Informačný list o geologickom prieskume USA 017-01

Sopečné pole v San Franciscu, Arizona

Susan S. Priest, Wendell A. Duffield, Karen Malis-Clark,
James W. Hendley II a Peter H. Stauffer

Sopečné pole v San Franciscu v severnej Arizone a 146 s, ktoré sa väčšinou nachádza v národných lesoch Coconino a Kaibab, je oblasťou mladých sopiek pozdĺž južného okraja plošiny Colorado. Počas svojej 6-miliónovej histórie vyprodukovalo toto pole viac ako 600 sopiek. Ich činnosťou sa vytvorila topograficky rozmanitá krajina s lesmi, ktoré siahajú od oblastí Pi & ntildeon-Juniper až po životné zóny Bristlecone Pine. Najvýznamnejšou dominantou je hora San Francisco Mountain, stratovulkán, ktorý sa týči do výšky 16 633 stôp a slúži ako scénická kulisa pre mesto Flagstaff.

Sopečné pole v San Franciscu s rozlohou asi 1 800 štvorcových míľ je súčasťou veľkolepej krajiny severnej Arizony a 146 s. Veľká časť poľa leží v národných lesoch Coconino a Kaibab. Lesné zóny života v tomto regióne sa pohybujú od Pi & ntildeon-Juniper v nižších polohách cez borovicu Ponderosa po jedľu a borovicu Bristlecone v najvyšších polohách. Rozmanité lesy a geologické prvky vulkanického poľa v San Franciscu ponúkajú rôzne rekreačné možnosti vrátane kempingu, turistiky, horských bicyklov, prehliadky divej zveri a zimných športov.

Vrcholy pohoria San Francisco, erodovaný stratovulkán a # 151, ktorý zahŕňa najvyšší bod Arizony a 146, Humphreys Peak vo výške 12 633 stôp a vežu nad ruinami starodávneho amerického puebla v Národnom pamätníku Wupatki. Starí obyvatelia tejto oblasti museli byť svedkami výbuchu neďalekého kráteru Sunset, najmladšej sopky štátu č. 146, ktorá vybuchla asi v roku 1064 nl. Hora San Francisco a kráter Sunset sú iba dvoma zo stoviek sopiek na vulkanickom poli v San Franciscu. , ktorá pokrýva asi 1 800 štvorcových míľ severnej Arizony. (Foto chránené autorskými právami s láskavým dovolením Michaela Colliera.)

Tento digitálny výškový model (DEM) vulkanického poľa v San Franciscu zobrazuje mnoho z viac ako 600 prieduchov, ktoré v oblasti vybuchli za posledných 6 miliónov rokov. Niektoré lávové prúdy (ploché laločnaté prvky) sú ľahko rozpoznateľné podľa blízkosti vetracích otvorov. Viditeľné sú aj väčšie tektonické štruktúry, ako napríklad severo-trendové oblasti Mesa Butte Fault a Doney Fault. Flagstaff leží na južnom centrálnom okraji sopečného poľa medzi základňou hory Elden a tokom observatória Mesa emitovaným z hory A-1.

Takmer všetky kopce a hory medzi Flagstaffom a Grand Canyonom sú geologicky mladé, ale vyhasnuté sopky sopečného poľa v San Franciscu. Bez sopiek by bol tento región rovnou, vyprahnutou plošinou. Namiesto toho táto oblasť zahŕňa najvyššiu horu Arizony a horu San Francisco # 151, horu San Francisco s vrcholmi stúpajúcimi na 12 633 stôp a najmladšiu sopku štátu # 146 a kráter Západ slnka # 151, ktorý vybuchol pred necelými 1 000 rokmi a od roku 1930 je Národnou pamiatkou.

Prečo má severná Arizona toľko geologicky mladých sopiek? Väčšina sopiek sa nachádza blízko hraníc tektonických platní Zeme a 146s, ale Arizona je hlboko vo vnútri Severoamerickej platne. Niektorí geológovia tvrdia, že v severnom Arizone je hlboko v plášti Zeme lokalizované tavenie alebo „148-bodové miesto“, ktoré je upevnené hlboko v plášti Zeme. Keď sa Severoamerická platňa pomaly pohybuje na západ cez tento stacionárny zdroj roztavenej horniny (magma), erupcie produkujú sopky, ktoré sú vytiahnuté postupne na východ.

Prvé sopky na vulkanickom poli v San Franciscu začali vyrážať asi pred 6 miliónmi rokov, v oblasti, kde sa dnes nachádza mesto Williams. Následne niekoľko míľ široký pás postupne mladších erupcií migroval na východ, do oblasti moderného Flagstaffu a dokonca kúsok za ním, do údolia rieky Malý Colorado. Dnes sa tento pás sopiek rozprestiera asi 50 míľ od západu na východ.

Aj keď k erupcii nedošlo takmer 1 000 rokov, je pravdepodobné, že k erupciám opäť dôjde na sopečnom poli v San Franciscu. Pri priemernom intervale niekoľkých tisíc rokov medzi minulými obdobiami sopečnej činnosti nie je možné predpovedať, kedy dôjde k ďalšej erupcii. Vedci z amerického geologického prieskumu (USGS) sa domnievajú, že najpravdepodobnejšie miesta budúcich erupcií sú vo východnej časti poľa a že erupcie budú pravdepodobne malé. Tieto budúce erupcie môžu poskytnúť veľkolepé vulkanické expozície, mali by však predstavovať malé nebezpečenstvo z dôvodu ich malej veľkosti a relatívnej odľahlosti oblasti.

Sopky a typy magmy

Sopka je otvor, kde magma vyráža na povrch ako láva po tom, ako vystúpi z hĺbky Zeme. Nie každá magma je rovnaká. Niektoré magma obsahuje až 75% oxidu kremičitého (SiO2), zatiaľ čo iné magma obsahuje iba asi 50%. Čím viac oxidu kremičitého v magme je, tým vyššia je jeho viskozita alebo odolnosť proti prúdeniu. Viskozita riadi typ sopky, ktorá sa tvorí. Erupcie vysokoviskóznej magmy vytvárajú veľmi strmé lávové kupoly. Nízkoviskózna magma produkuje škvárové kužele a tenké plechové lávové prúdy a stredne viskózna magma vytvára mierne strmé hory nazývané stratovulkány.

Väčšina z viac ako 600 sopiek na vulkanickom poli v San Franciscu sú čadičové šupky. Čadič má najnižšiu viskozitu zo všetkých bežných magiem. Popolcové šišky sú pomerne malé, zvyčajne menej ako 1 000 stôp vysoké a formujú sa v priebehu mesiacov až rokov. Sú postavené, keď plynové penivé guľôčky čadičovej magmy vybuchnú ako sprej hore alebo lávová fontána. Počas letu sa tieto lávové guľôčky ochladzujú a padajú späť na zem ako tmavá vulkanická hornina obsahujúca dutiny vytvorené zachytenými plynovými bublinami. Ak sú malé, tieto fragmenty horniny sa nazývajú & # 147cinders & # 148, a ak sú väčšie, & # 147bomby. & # 148 Keď sa fragmenty hromadia, vytvárajú kopec v tvare kužeľa. Akonáhle sa z prívodu magmy uvoľní dostatočný tlak plynu, láva potichu vyteká a vytvorí lávový prúd. Táto láva zvyčajne vytláča zo základne kužeľa a má tendenciu odtekať na veľkú vzdialenosť kvôli svojej nízkej viskozite. Kráter SP, 25 míľ severne od Flagstaffu, je vynikajúcim príkladom škvárového kužeľa a s ním spojeného lávového prúdu.

Kráter SP, na vulkanickom poli v San Franciscu, je vynikajúcim príkladom škvárového kužeľa a súvisiaceho lávového prúdu. Tento prietok siaha 4 míle od kužeľa a je hrubý iba asi 100 stôp.

Stratovulkány majú mierne strmé svahy a formujú sa hromadením medziviskozitných (andezitových) lávových prúdov, popolčekov a popola z vrstvy po vrstve, ktoré sú popretkávané usadeninami vulkanických bahenných tokov (lahars) v nižších polohách. Tieto vysoké sopky v tvare kužeľa, ako napríklad Mount Rainier vo Washingtone a hora Fuji v Japonsku, zvyčajne stúpajú na centrálny vrchol a sú vybudované nespočetnými erupciami počas státisícov rokov.

Pohorie San Francisco Mountain je jediný stratovulkán na vulkanickom poli v San Franciscu a bol vybudovaný erupciami pred asi 1 až 0,4 miliónmi rokov. Odvtedy bola veľká časť hory odstránená, aby sa vytvorila vnútorná panva. boli pomaly a postupne odstraňované kombináciou veľkých zosuvov pôdy, vodnej erózie a ľadovcového čistenia.

Súčasťou vulkanického poľa v San Franciscu je aj niekoľko lávových dómov. Lávové kupoly sú tvorené dacitovými a ryolitovými magmami, ktoré majú vysoký obsah oxidu kremičitého. Dacit a ryolit sú také viskózne, že sa zvyknú hromadiť a na mieste erupcie vytvárajú veľmi strmé cibuľovité hmoty (kupoly). Kupoly môžu byť aktívne desaťročia alebo niekedy storočia. Ak lávová kupola rastie úplne vnútorným nafúknutím, podobne ako balón, nazýva sa to endogénna kupola. Ak však počas inflácie magma prelomí cez bok kupoly a 146s a pridá nové vrstvy lávy na vonkajší povrch, konečná kupola sa nazýva exogénna.

Hora Elden na východnom okraji Flagstaffu je vynikajúcim príkladom exogénnej kupoly dacitu a skladá sa z niekoľkých prekrývajúcich sa lalokov. Pohorie Sugarloaf Mountain pri vchode do pohoria San Francisco Mountain & Inner Basin # 146s je ryolitová lávová kupola.Táto kupola sa považuje za endogénnu, ale jej lesný porast ukrýva priamy dôkaz svojej vnútornej štruktúry.

Elden Mountain je strmý lávový dóm na vulkanickom poli v San Franciscu. Lávové kupoly tvoria dacitové a ryolitové magmy, ktoré majú vysoký obsah oxidu kremičitého. Dacit a ryolit sú také viskózne, že sa zvyknú hromadiť a na mieste erupcie vytvárajú veľmi strmé cibuľovité hmoty (kupoly).

Práca vedcov z USGS v spolupráci s Lesnou službou USA viedli k lepšiemu pochopeniu histórie vulkanizmu na vulkanickom poli v San Franciscu. Táto práca je iba súčasťou prebiehajúceho úsilia programu USGS Volcano Hazards Program na ochranu životov a majetku ľudí vo všetkých vulkanických oblastiach USA vrátane tichomorského severozápadu, východnej Kalifornie, Wyomingu na Aljaške a Havaja.

Susan S. Priest, Wendell A. Duffield, Karen Malis-Clark, James W. Hendley II a Peter H. Stauffer

Grafický dizajn Stephen L. Scott
Návrh bannera od Bobbie Myersa
Rozloženie webu od Carolyn Donlin

SPOLUPRACUJÚCE ORGANIZÁCIE
Úrad pozemkového hospodárstva
Služba národného parku
Americké ministerstvo poľnohospodárstva, lesná služba

Sopky (publikácia USGS General Interest 94-0195)

Sopky v severnej Arizone: Spiaci obri regiónu Grand Canyon od Wendella Duffielda (Združenie Grand Canyon, 1997)

Pre viac informácií kontaktujte:
Americký geologický prieskum
2255 N Gemini Dr.
Flagstaff, AZ 86001
(928) 556-7148

alebo
Lesná služba USA
Národný les Coconino, okres Peaks Ranger
5075 N. Diaľnica 89
Flagstaff, AZ 86004
(928) 526-0866
Navštívte web Coconino National Forest

Získajte viac informácií o sopkách a nebezpečenstvách, ktoré predstavujú, na webovej stránke USGS Volcano Hazards Program


Zlyhanie ponorky v Makassarskom prielive

Makassarský prieliv sa nachádza medzi ostrovom Kalimantan na stabilnej kontinentálnej kôre a seizmicky aktívnym ostrovom Sulawesi (obr. 1). Aj keď všetkých šesť cunami, ktoré zažili v Makassarskom prielive v minulom storočí, sprevádzalo zemetrasenie v blízkosti Sulawesi, režim prevládajúcej poruchy štrajku naznačuje, že prinajmenšom niektoré z týchto cunami boli generované SMF vyvolanými zemetrasením (Prasetya et al. 2001 Takagi. a kol. 2019). Navyše prieskumy morskej seizmickej reflexie ukázali, že SMF sa vyskytli na pobreží Kalimantanu v hĺbkach medzi 500 m a 1 500 m s najväčším odhadovaným objemom 600 ((hbox) ^ 3 ) ležiace na juhovýchod od rieky Mahakam (Brackenridge et al. 2020, obr. 1). Ďalšia štúdia odhalila SMF na juhozápade Mamuju (Sulawesi) s menším vzdušným pokrytím 150 ( hbox ^ 2 ) v hĺbkach vody medzi 1700 m a 1900 m (Nugraha a kol. 2020, obr. 1). Nie je známe, či tieto SMF boli spôsobené jedinou poruchou alebo sériou zlyhaní. Pokiaľ ide o tsunamigenézu, časté, ale menšie SMF môžu viesť k malým alebo stredne silným vlnám tsunami, zatiaľ čo zriedka veľké SMF môžu vytvárať veľké tsunami (Løvholt et al. 2015 Urgeles a Camerlenghi 2013). Tu riešime riziká tsunami zo strany SMF v Makassarskom prielive zvážením malého aj veľkého scenára.

Zostava modelu

Nie je známe, či veľká skupina SMF v Makassarskom prielive, ktorú uviedli Brackenridge a kol. (2020) došlo k jednej udalosti alebo k sérii menších porúch, ako napríklad počas 8200 BP Storegga Slide, Nórsko (Bryn et al. 2005). Zvažovali sme preto dva scenáre SMF (tabuľka 1).

Prvý scenár predstavuje malý, ale častý SMF. SMF má gaussovský tvar s rozmermi 4,5 km (dĺžka) ( krát ) 5 km (šírka) ( krát ) 760 m (hrúbka), čo má za následok objem sklíčka 5 ( hbox ^ 3 ), s cestovnou vzdialenosťou 375 m, tu označovanou ako SMF-5 ( hbox ^ 3 ). Tento scenár je porovnateľný s prípadom z roku 1998 na Papue-Novej Guinei (PNG) (Synolakis a kol. 2002 Tappin a kol. 2001 Watts a kol. 2005). Pre druhý scenár sme použili objem 225 ( hbox ^ 3 ) (SMF-225 ( hbox ^ 3 )), asi tretina objemu najväčšieho SMF Makassarského prielivu, ktorý uviedli Brackenridge a kol. (2020) a pohybuje sa až do výšky 2000 m. SMF-225 ( hbox ^ 3 ) predstavuje rozsiahly a zriedkavý scenár. Predpokladá sa, že tieto dva SMF začínajú v hĺbke vody 1 500 m mechanizmom zlyhania prepadu. Nachádzajú sa na juhovýchode rieky Mahakam, kde najväčší SMF identifikovali Brackenridge a kol. (2020).

Výsledky a analýza

Modelovanie cunami ukazuje, že SMF-225 ( hbox ^ 3 ) produkuje väčšiu tsunami ako SMF-5 ( hbox ^ 3 ), ako sa očakávalo (obr. 6). Maximálne pobrežné amplitúdy sú ( sim ) 1,1 ma ( sim ) 4,3 m pozdĺž východného pobrežia Kalimantanu a ( sim ) 2,9 ma ( sim ) 11,1 m pre západné pobrežie Sulawesi pre SMF-5 ( hbox ^ 3 ) a SMF-225 ( hbox ^ 3 ) scenáre, v uvedenom poradí. Pre porovnanie, maximálny nábeh pobrežia udalosti PNG z roku 1998 bol až 15 m (Synolakis a kol. 2002 Tappin a kol. 2001). Aj keď SMF veľký ako SMF-225 ( hbox Možno očakávať, že vygeneruje vyššiu tsunami ako tsunami PNG z roku 1998, poznamenávame, že maximálne amplitúdy pobrežia v týchto prípadoch nie sú priamo porovnateľné z dôvodu rozdielov v batymetrii a geometrii pobrežia medzi týmito dvoma lokalitami. Relatívne menšie výšky tsunami z SMF-225 ( hbox ^ 3 ) cunami v Makassarskom prielive v porovnaní s udalosťami PNG z roku 1998 možno pripísať batymetrii Makassarského prielivu. SMF-225 ( hbox ^ 3 ) sa šíri naprieč širokým (šírka = 120 km) a plytkým kontinentálnym šelfom (hĺbka vody <500 m), aby sa dostalo na pobrežie Kalimantanu (obr. 6a). Preto sa energia tsunami nasmerovaná na pobrežie Kalimantanu rýchlo rozptyľuje v porovnaní s krátkou vzdialenosťou od pobrežia ( ( sim ) 20 km) a hlbokou vodou (hĺbka = 50–2 000 m), s ktorou sa tsunami PNG v roku 1998 stretla . Potvrdili sme to umiestnením SMF-5 ( hbox ^ 3 ) v bližšej vzdialenosti od pobrežia a všimol si, že maximálna výška tsunami sa zvyšuje štvornásobne (obr. 7a, d). Vplyv pobrežnej geomorfológie na výšky tsunami možno pozorovať aj na polostrove Mangkalihat (pri 1 ° severnej šírky severovýchodného Kalimantanu - obrázky 6 a 7). Zameriava energiu tsunami tak, aby východný Kalimantan mal dve maximá amplitúdy: najbližší breh k SMF a na polostrove Mangkalihat.

Simulované vlnové vlny tsunami na štyroch miestach sú zobrazené na obr. 6b. Je vidieť, že väčší scenár generuje maximálne výšky vĺn od vrcholu po vrchol až 7 m, zatiaľ čo menší SMF generuje 0,5 m výšky vlny pri Mamuju (MMJ, obr. 6b). Vlny generované menším scenárom majú oveľa vyššie frekvencie ako vlny generované väčším scenárom. Tsunami generované SMF majú zvyčajne kratšie vlnové dĺžky (vyššie frekvencie) ako vlny generované zemetraseniami (Heidarzadeh et al. 2014). Pretože SMF-5 ( hbox ^ 3 ) má menšiu veľkosť, generuje viac vysokofrekvenčných signálov na všetkých staniciach v porovnaní s SMF-225 ( hbox ^ 3 ) (obr. 6b).

Poznamenávame, že sme brali do úvahy pevné hodnoty pre rozmery a cestovnú vzdialenosť SMF, ako aj zanedbali sme kinematický proces generácie SMF-tsunami. Tieto parametre by ovplyvnili počiatočnú morskú hladinu vyprodukovanú semi-empirickými rovnicami Watts et al. (2005). Pochopenie možných rozsahov týchto parametrov a ich zahrnutie do scenárov tsunami SMF môže byť predmetom budúcich štúdií.

Výsledok simulácií tsunami SMF v Makassarskom prielive vyvolaných SMF s objemom 5 ( hbox ^ 3 ) a 225 ( hbox ^3) . a Maximálna amplitúda tsunami. b Simulovaný priebeh vlny tsunami na štyroch virtuálnych meradlách: BLP (Balikpapan), MKS (Makassar), MMJ (Mamuju), PLU (Palu). SMF znamená Submarine Mass Failure

Štúdia citlivosti vzdialenosti SMF od pobrežia, keď je SMF-5 ( hbox ^ 3 ) je presunutý z juhu (a) na sever (d) pozdĺž hĺbky vrstevnice 1 500 m. SMF znamená Submarine Mass Failure. Zelený rámček zobrazuje polostrov Mangkalihat


Nové nebezpečenstvo Zeme a najväčšia sopka odkrytá

Vedci z Rosenstielovej školy morskej a atmosférickej vedy z University of Miami (UM) analyzovali pozemné pohyby merané satelitnými údajmi z radaru Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) a stanicami GPS, aby presne modelovali, kde vnikla magma a ako sa príliv magmy v čase menil, ako aj kde sa poruchy pod bokmi pohybovali bez toho, aby došlo k významným zemetraseniam. Sieť GPS prevádzkuje observatórium Hawaii Volcano Observatory amerického geologického prieskumu.

"Zemetrasenie o sile 6 stupňov alebo viac by zmiernilo stres vyvolaný prílivom magmy pozdĺž subhorizontálnej poruchy pod západným krídlom sopky," uviedol Bhuvan Varugu, Ph.D. kandidát na UM Rosenstiel School a hlavný autor štúdie. "Toto zemetrasenie by mohlo spôsobiť erupciu."

Vedci zistili, že v rokoch 2014 - 2020 zasahovalo celkovo 0,11 kilometra 3 novej magmy do hrádze podobného magmatického telesa umiestneného pod a na juh od kaldery vrcholu s horným okrajom v hĺbke 2,5 kilometra pod vrcholom. Podarilo sa im zistiť, že v roku 2015 sa magma začala rozširovať na juh, kde je topografická nadmorská výška nižšia a magma mala menej práce proti topografickému tlaku. Po poklese magmatického toku v roku 2017 sa inflačné centrum vrátilo do svojej predchádzajúcej horizontálnej polohy 2014 - 2015. Takéto zmeny tela magmy nikdy predtým neboli pozorované.

"Na Mauna Loa pohyb bokov a erupcie neodmysliteľne súvisia," uviedol Varugu. „Prílev novej magmy sa začal v roku 2014 po viac ako štyroch rokoch pohybu východného krídla smerom k nám - ktorý otvoril priestor v prielomovej zóne pre prenikanie magmy.“

Vedci tiež zistili, že pod východným krídlom nedochádza k pohybu, ktorý by nebol spojený so zemetrasením, pozdĺž horizontálnej poruchy. Pod západným krídlom však nebol zaznamenaný žiadny pohyb. To viedlo vedcov k záveru, že má dôjsť k zemetraseniu pod západným krídlom. Pohyby pozdĺž horizontálnych zlomov pod bokmi sú základnými znakmi dlhodobého rastu sopky.

Vybuchne sopka v blízkej budúcnosti? "Ak bude príliv magmy pokračovať, je to pravdepodobné, ale nie nevyhnutné," hovorí Varugu. "Topografické zaťaženie je dosť veľké, magma by sa mohla šíriť aj bočne cez prielomovú zónu."

"Zemetrasenie by mohlo zmeniť hru," uviedol Falk Amelung, profesor na Katedre morských geovied UM Rosenstiel School a hlavný autor štúdie. "Uvoľňoval by plyny z magmy porovnateľné s pretrepávaním fľaše so sódou, čo by vytváralo ďalší tlak a vztlak, dostatočné na to, aby rozbili horninu nad magmou."

Podľa vedcov existuje veľa nejasností. Aj keď je stres, ktorý bol vyvíjaný na poruchu, známy, veľkosť zemetrasenia bude závisieť aj od veľkosti zlomovej škály, ktorá skutočne praskne. Okrem toho nie sú k dispozícii žiadne satelitné údaje na určenie pohybov pred rokom 2002.

"Je to fascinujúci problém," povedal Amelung, "Môžeme vysvetliť, ako a prečo sa telo magmy zmenilo za posledných šesť rokov." Budeme pokračovať v pozorovaní a to nakoniec povedie k lepším modelom na predpovedanie miesta ďalšej erupcie. “

Mauna Loa je vysoká 9 kilometrov od základne na morskom dne až po vrchol a je najväčšou sopkou na Zemi. V erupcii v roku 1950 trvalo láve iba tri hodiny, kým sa dostala na pobrežie Kona. Takéto rýchle toky by ponechali len veľmi málo času na evakuáciu ľudí v ceste jej lávy. K ďalšej veľkej erupcii Mauna Loa došlo v roku 1984.

Kombinácia zemetrasení a erupcií nie je nič neobvyklé. Výbuchu v roku 1950 predchádzalo tri dni pred zemetrasením o sile 6,3 stupňa a po viac ako roku po ňom nasledovalo zemetrasenie o sile 6,9 ​​stupňa. Erupcii v roku 1984 predchádzalo 5 mesiacov pred zemetrasením o sile 6,6 stupňa.

Satelitné údaje boli získané talianskymi satelitmi Cosmo-Skymed v rámci iniciatívy Geohazard Supersites and Natural Laboratories (GSNL) Skupiny pre pozorovanie Zeme (GEO), medzinárodnej zastrešujúcej organizácie na zlepšenie využívania pozorovania Zeme pre spoločenské výhody. . Niekoľko vesmírnych agentúr združuje svoje satelitné zdroje, aby umožnili nové štúdie nebezpečných sopiek. Medzi ďalšie sopky sopky patria islandské, ekvádorské a novozélandské sopky, ako aj talianska hora Mt. Etna.

Referencia: & # 8220 Južný rast tela hrádze podobného magmatu Mauna Loa spôsobeného topografickým stresom & # 8221 od Bhuvana Varugu a Falk Amelunga, 10. mája 2021, Vedecké správy.
DOI: 10.1038 / s41598-021-89203-6


3.1 Získanie údajov RPAS a modelovanie terénu

Vzdialený pilotný letecký systém (RPAS) bol nasadený 21. februára 2015, keď bolo obmedzené vegetačné pokrytie. Zvyšná vegetácia bola našťastie ručne odstránená, oblasti s najväčším nebezpečenstvom boli sotva pokryté. Systém je upravený komerčný dron DJI Phantom 2 (DJI, 2015), kde je lietajúce vozidlo vybavené možnosťou synchrónneho prenosu obrazu (pohľad z pohľadu prvej osoby - FPV), ktorý tiež predáva aktuálne letové parametre (napr. Výšku, rýchlosť, náklon) , rezerva chodu). Vzhľadom na zložitosť oblasti prieskumu bol let riadený manuálne, požadované prekrytie medzi snímkami zabezpečil operátor vzhľadom na frekvenciu snímania. Potrebné prekrytie medzi obrázkami bolo kontrolované pomocou možnosti FPV. Z bezpečnostných dôvodov posádku tvorili dve osoby: jedna riadila lietadlo a druhá nepretržite monitorovala prenášaný videostream. Ovládanie kamery sa uskutočňovalo pomocou tabletu.

Obrázok 5Nasnímané polohy snímok okolo zrekonštruovaného hradného kopca a) a mračná bodov získané technológiou RPAS b) (pohľad zhora na obr. 3.)

stôl 1Údaje na spracovanie obrazu.

Akčná kamera GoPro Hero 3 + (GoPro, 2017) bola namontovaná na 2-DoF kardan bezpilotného lietadla (UAV). Fotoaparát má pevný objektív s ohniskovou vzdialenosťou 2,77 mm, ktorý je schopný snímať obrázky .jpg s veľkosťou 4 000 × 3 000 pixelov. Zábery boli snímané s citlivosťou ISO 100 a farebným priestorom RGB. Objektív bol použitý s pevnou clonou 2,8 a rýchlosť uzávierky fotoaparátu sa dala adekvátne upraviť. Spravidla bol expozičný čas nastavený na 1 1400 s a obrázky boli komprimované rýchlosťou 4,5 bitov pixelov -1. Prebiehali tri zobrazovacie lety: dva okolo poludnia a jeden asi o 17:00. Časy letu boli 13, 12 a 13 minút, pričom bolo nasnímaných 390, 365 a 419 snímok. Všetkých 1174 snímok bolo zapojených do fotogrametrickej rekonštrukcie objektu (obr. 5). Fotogrametrická rekonštrukcia sa uskutočnila pomocou programu Pix4Dmapper (Pix4D, 2017), ktorý je založený na technológii štruktúra z pohybu (SfM) (Lowe, 2004 Westoby et al., 2012 Danzi et al., 2013). SfM automaticky identifikuje kravaty podľa počiatočných požiadaviek (napr. Predbežné stredové polohy obrazu, časové značky) (tabuľka 1). Kalibrácia fotoaparátu bola vykonaná počas následného spracovania a nebola nutná žiadna predchádzajúca kalibrácia (Pix4D, 2017). Po zarovnaní obrazu je možné pozorovať stredy a postoje projekcie obrazu (obr. 5). Potom sa fotogrametrickou rekonštrukciou, ktorá bola vhodná pre inžinierskogeologické použitie, získalo 19,3 milióna bodov. Táto technológia umožňuje dosiahnuť vyššie rozlíšenie, ale nebolo to potrebné. Priemerná hustota bodov je asi 670 bodov m −3, ale existujú oblasti s dvojnásobnou hustotou bodov.

Obrázok 6Farebný digitálny povrchový model s intervalom obrysu 1 m študovanej oblasti. Plné čierne bodky ukazujú kontrolné body na zemi, zatiaľ čo červená bodkovaná a prerušovaná čiara predstavuje zóny ovplyvnené padaním kameňov.

Pre georeferencovanie boli konkrétne tie objekty merané Globálnym navigačným satelitným systémom (GNSS). Použitým prijímačom GNSS bol Leica CS10 s anténou Gs08plus (GS08, 2014 CS10, 2014). Meranie sa uskutočňovalo v režime RTK podporovanom maďarskou sieťou RTK (RTKnet, 2013). Bolo sedem nameraných pozemných kontrolných bodov (obr. 6) (GCP), priemerná presnosť 3-D merania bola 4,9 cm (minimálna hodnota bola 2 cm, maximálna hodnota 9 cm). Technológia RPAS priniesla značné množstvo dátových bodov (pozorovaní). Pretože tento mračno bodov je ťažko zvládnuteľné kvôli svojej veľkosti a heterogénnemu rozstupu bodov, vyžaduje si sofistikovaný krok prevzorkovania, ktorý sa uskutočnil pomocou CloudCompare, a priestorové rozlíšenie mračna bodov bolo nastavené na 1 cm.

Obrázok 7Rozdiely medzi mrakmi bodov RPAS a TLS od spoločnosti CloudCompare sú uvedené v metroch (modus rozdielov je približne 0,01 m).

Tabuľka 2Skalné mechanické skúšky a príslušné normy.

Zhromažďovanie údajov RPAS bolo overené pomocou pozemského laserového skenovania. Potrebné údaje zachytili dva skenery: Faro Focus S 120 3D (Faro, 2016) a Z + F Imager 5010C (Z + F, 2014). Pozemské laserové skenovanie bolo vykonané v rovnaký deň ako misia RPAS. Mrak surových bodov meraný skenerom Faro obsahoval 1,9 miliardy bodov, zatiaľ čo mrak bodov Z + F mal 0,8 miliardy bodov. Oba mračná bodov obsahovali súradnice X, Y a Z, hodnoty intenzity a RGB farieb. Mraky bodov založené na RPAS a TLS boli porovnané so softvérom CloudCompare (CloudCompare, 2014) (obr. 7).

Ako je možné poznamenať na obr. 7, najväčší rozdiel medzi týmito dvoma zdrojmi je takmer menší ako 10 cm a väčšina rozdielov je približne 1 cm. Mrak bodov bol potom importovaný do Geomagic Studio 2013 (GeomagicStudio, 2013) a zosieťovaný. Dĺžka strany trojuholníka bola 5–7 cm. Na podporu inžinierskogeologického prieskumu bolo v programe Geomagic DesignX 2016 (GeomagicDesignX, 2016) odvodených niekoľko horizontálnych a vertikálnych rezov, ktoré boli exportované vo formáte CAD.

Ďalším krokom bolo vytvorenie medzných hodnôt zameraných iba na útesy, čo uskutočnil CloudCompare, po ktorom nasledovali body exportované do formátu LAS (LAS, 2012). Exportované body sa potom dali importovať do SAGA GIS 2.1.2 (Conrad et al., 2015), kde sa potrebné algoritmy DTM vytvorili pomocou algoritmu inverzného váženia vzdialenosti (IDW) (IDW, 2013). Odvodené mriežky DSM majú priestorové rozlíšenie 5 cm, ktoré je dostatočné na morfologické analýzy (obr. 6) a vyhovuje analýze stability svahu. Morfologická analýza sa sústredila na povodie (CA) (Costa-Cabral and Burges, 1994 Haas et al., 2016) (obr. 4), aj keď bolo odvodených niekoľko ďalších morfologických indexov (napr. Topografický index vlhkosti, index sily toku) . Tieto indexy vyjadrujú potenciálny vzťah medzi geometriou povrchu a geologickými parametrami.


Laboratórium 10: Hodnotenie vulkanických rizík na Mt. Rainier, Washington

Mount Rainier pri pohľade z Tacomy vo Washingtone, 60 km na západ a na hladinu mora (z Wikipédie).

Posúďte sopečné riziká spojené s horou Rainier, spiacou, ale nedávno aktívnou sopkou v kaskádovom pásme vo Washingtone, a porovnajte výsledky so správou z otvoreného súboru US Geological Survey (USGS) 98 - 428 a „Sopečné riziká z Mount Rainier“.Urobíme to pomocou údajov uložených v rôznych formátoch (shapefile, pokrytie, .e00, triedy funkcií geodatabázy a raster .grd), ktoré nám poskytnú znalosti a prax s bežne používanými dátovými typmi.

Mount Rainier je s výškou 4939 metrov (14 410 stôp) najvyšším vrchom kaskádového pohoria a jedným z najvyšších hôr kontinentálneho USA. Je to spiaca, ale nedávno aktívna sopka, ktorá hostí aj najväčší ľadovec v dolných 48 štátoch. Kombinácia potenciálnej sopečnej činnosti, vysokého topografického reliéfu a ľadovej čiapky predstavuje významné prírodné riziká, najmä počas erupcie. Zatiaľ čo prietoky lávy z erupcie môžu byť pomerne obmedzené, pokles teploty a toku lávy môžu ovplyvniť populácie ďaleko od sopky. Aké oblasti by mohla byť najviac zasiahnutá erupciou Mt. Rainier? Koľko ľudí by mohlo byť priamo ovplyvnených? Pri riešení niektorých základných obmedzení a predpokladov je možné na riešenie týchto otázok použiť existujúce digitálne údaje. Ďalej môžeme porovnať naše výsledky s pozemskými pravdivými údajmi USGS, aby sme mohli zmerať užitočnosť nášho hypotetického prístupu.

Údaje pre dnešné laboratórium pochádzajú z troch zdrojov:

    Webové stránky GIS vo Washingtone, ministerstvo prírodných zdrojov: hranice krajov, rieky, hora Mt. Rainier Summit a súbory digitálnych výškových modelov (DEM)

Metadáta všetkých súborov je možné zobraziť v ArcCatalog. Kópia OFR 98-428 (a tabuľky a obrázky v nej) sú k dispozícii v priečinku & quotLab_10_data & quot.

Priečinok a podadresáre & quotLab_10_data & quot obsahujú súbory v nasledujúcich formátoch:

  1. Súbory ArcInfo Interchange (.e00) - DEM rastre vo formáte Arc GRID pre časti krajov obklopujúcich horu Mt. Rainier:
    • king_co - King County, WA
    • pierce_co - okres Pierce, WA
    • yakima_co - okres Yakima, WA
    • kittas_co - okres Kittitas, WA
    • lewis_co - Lewis County, WA
    • thurst_co - Thurston County, WA
  2. Pokrytie
    • Kraj - pokrytie krajov v štáte Washington
  3. Súbory tvarov pre nasledujúce funkcie:
    • all_cities_StatePlaneft - mestá Washington (ako body)
    • Mt_Rainier - vrchol Mt. Rainier (bod)
    • wa_rivers_arc - hlavné rieky Washington (čiary)
    • WA_State - štát Washington (mnohouholník)
    • Area_of_Interest2 - obdĺžnik definujúci záujmovú oblasť (AOI) pre toto laboratórium (mnohouholník).
  4. Triedy prvkov geodatabázy (Súbory s nebezpečenstvom USGS):
    • oblasť toku - nebezpečná oblasť pre lávu alebo popol (polygón)
    • lahar_polygons- v rámci Dataset funkcií & quot; Lahars & quot, sú to nebezpečné oblasti s najväčšou pravdepodobnosťou ovplyvnené tokmi lahar, oddelené pravdepodobnosťou opakovania a veľkosti toku (mnohouholníky)
    • Tephra_10cm - nebezpečné oblasti pre 10 cm depozície tephra, zobrazené ako ročné percentuálne pravdepodobnosti (polygóny)
    • Tephra_1cm - nebezpečné oblasti pre 1 cm depozície tephra, zobrazené ako ročné percentuálne pravdepodobnosti (polygóny).

Skopírujte celý priečinok Lab_10_data do svojho priečinka USB teraz. Rovnako ako vo všetkých laboratóriách využívajúcich rastrové údaje, je dobrým zvykom nespoliehať sa na ukladanie alebo prístup k údajom v sieti budov - použite lokálnu kópiu. Nekopírujte jednotlivé súbory a podpriečinky - integrita niektorých údajov sa poškodí, ak tak urobíte. Ak je potrebné skopírovať jednotlivé rastrové súbory alebo titulné stránky, urobte to pomocou ArcCatalogu, nie pomocou programu Windows Explorer.

Dokument MS Word s otázkami k tomuto laboratóriu nájdete v priečinku Lab_10_data.

Postup zahŕňa nasledujúce všeobecné kroky:

    Konvertujte výmenné súbory na súbory formátu mriežky ESRI. Mozaika jednotlivých súborov do jedného modelu digitálnej elevácie (DEM)

Najprv začneme prieskumom údajov.

  1. Otvorte ArcMap a vytvorte novú, prázdnu mapu.
  2. Načítajte polygóny štátu, kraja a oblasti záujmu, rieky a horu Mt. Rainier a mestá ukazujú tvarové súbory.
  3. Symbolizujte tieto súbory tvarov tak, aby boli kraje duté a aby bol pod nimi viditeľný štát. Uistite sa tiež, že vaše rieky, oblasť záujmu, mestá a hora Mt. Rainier sú primerane symbolizované.

Vaša mapa by mala vyzerať podobne ako mapa nižšie:

Obrázok 1. Mestá (žlté), okresy, rieky a štát Washington s vyznačením polohy záujmového územia (červené políčko) a Mt. Rainier (červená bodka).

Všimnete si, že ArcMap nerozpozná žiadny zo súborov obsiahnutých v priečinku ako dáta. Budeme to musieť napraviť.

B. Prevod súborov na výmenu do & Užitočných & quot súborov

Ak otvoríme priečinok & quotWA_DEM_E00 & quot v Prieskumníkovi Windows, zistíme, že súbory v ňom sú typu & quot.e00 & quot. Údaje v .e00 sú v Formát súboru ArcINFO Interchange. Jedná sa o jednoduché súbory ASCII, ktoré je možné otvoriť a zobraziť pomocou ľubovoľného bežného textového editora (t. J. Wordpad, Poznámkový blok, viď obr. 2). Tento formát sa bežne používa na sprístupnenie titulných súborov a rastrových súborov Grid online, pretože komprimuje veľkosť súboru, čo pomáha pri hostovaní veľkého množstva údajov aj sťahovaní veľkých súborov. Poskytuje tiež spôsob udržania integrity súboru. Krytie obsahuje skryté súbory ako súčasť svojej dátovej štruktúry, ktoré by sa mohli počas kopírovania bez výmenného formátu stratiť.

Obrázok 2. Súbor .E00 DEM zobrazený v programe Poznámkový blok

  1. V rámci programu ArcToolbox vyberte položku & quotCoverage Tools & quot toolbox. Potom vyberte panel nástrojov & quot; Konverzia & quot; a & quot; K pokrytiu & quot ;. Nástroj otvoríte výberom položky „Importovať z E00“.
  2. Ponechajte & quot; Typ funkcie & quot; AUTO. V časti & quotInput Interchange File & quot; kliknite na priečinok napravo od vstupnej oblasti a vyberte jeden zo súborov .e00 v priečinku WA_DEM_E00. Skontrolujte, či sa & quotOutput Dataset & quot; mapuje do rovnakého priečinka a že názov je rovnaký ako súbor, ktorý sa prevádza. Potom kliknite na & quotOK & quot.
  3. To isté urobte so zvyšnými súbormi .e00.

Ak sa zobrazí chybové hlásenie, skúste to znova s ​​kratším názvom súboru pre & quotOutput Dataset & quot. Predvolený názov súboru je niekedy nepochopiteľne väčší ako 13 znakov a výsledkom je zlyhanie konverzie. Rovnaká chyba môže nastať, ak ktorýkoľvek z názvov v ceste k výstupnému súboru presahuje 13 znakov, obsahuje medzeru alebo obsahuje špeciálny znak (napr. Bodka, hviezdičky atď.). Pamätajte na túto chybu - môže byť užitočná pri neskoršej práci na projekte.

Otázka 1: Aký je súradnicový systém (priestorový odkaz) údajov DEM?

Otázka 2: Čo sú to vodorovné a zvislé jednotky rastrových údajov? Ako to vieme?

Otázka 3: Aká je hĺbka, typ a veľkosť pixelov pre rastrové súbory údajov?

C. Vytvorenie mozaiky rastrových údajov

Ak by sme chceli upraviť symboliku našich DEM, museli by sme symbolizovať každú vrstvu zvlášť. To je nepohodlné a zdĺhavé, ale čo je dôležitejšie, zvyčajne to vedie k rozdielom v tom, ako sú symbolizované rovnaké výšky v rôznych DEM. Pokiaľ najvyššia a najnižšia nadmorská výška pre všetky DEM nie sú identické, rovnaká farebná rampa (pozri nižšie) použitá pre každý súbor spôsobí odlišné farby pre rovnaké nadmorské výšky. Jedným zo spôsobov, ako sa vyhnúť týmto problémom, je mozaika jednotlivé rastre, aby ste vytvorili jeden DEM, ktorý obsahuje všetky údaje. Aby sme to dosiahli, budeme opäť potrebovať ArcToolbox.

  1. Skôr ako sa dostanete príliš ďaleko, vytvorte nový prázdny priečinok v priečinku & quotLab_10_data & quot s názvom & quotMy_Data & quot. Tento priečinok bude užitočný na ukladanie nových vrstiev a súborov tvarov, ktoré vytvoríte v laboratóriu.
  2. Ak chcete začať s mozaikou, choďte na ArcToolbox, Vyberte & quotData Management Tools & quot, potom & quotRaster & quot, a otvorte panel nástrojov & quotRaster Dataset & quot (nevysvetliteľne nástroje, ktoré potrebujeme, NIE SÚ v zozname & quotMosaic Dataset & quot;

Teraz máme niekoľko možností. Môžeme použiť nástroj & quotMosaic & quot alebo nástroj & quotMosaic to New Raster & quot. & quotMosaic & quot; je užitočný, ak chceme pridať ďalšie rastrové údaje do už existujúcej rastrovej množiny údajov. Aj keď je to často užitočné, radšej vytvoríme úplne nový raster, ktorý môžeme pomenovať novým menom.

  1. Vyberte nástroj & quotMosaic to New Raster & quot. Prejdite do priečinka, ktorý obsahuje vaše rastrové súbory údajov, zvýraznite ich všetky (podržte kláves Shift a vyberte prvý a posledný súbor v zozname) a stlačte & quotOK & quot. Vyberte priečinok & quotMy_Data & quot ako výstupné miesto. Pomenujte nový raster v riadku s názvom & quotRaster Dataset Name with Extension & quot. Pokračuj v čítaní.

Chceme, aby priestorová referencia pre mozaiku (ďalší vstupný riadok v nástroji) bola rovnaká ako u pôvodných DEM. Na zabezpečenie tohto:

  1. Otvorte okno & quot; Vlastnosti priestorového odkazu & quot; kliknutím na ikonu vedľa vstupného poľa, zvoľte & quotImport & quot, a vyberte jeden z pôvodných DEM, potom stlačte & quotOK & quot. Toto & quotimportuje & quot; rovnaký priestorový odkaz z DEM do mozaiky.
  2. Zmeňte & quot; Typ pixelov & quot; a & quot; Veľkosť bunky & quot; tak, aby zodpovedali veľkosti pôvodných DEM. Nastavte & quotPočet skupín & quot; na 1. Zvyšné polia ignorujte a stlačte & quotOK & quot.
  3. Nová mozaika DEM sa automaticky pridáva do nášho projektu a my môžeme z TOC odstrániť pôvodné jednotlivé DEM.

Mozaika by mala pripomínať mozaiku zobrazenú na obrázku 3.

Obrázok 3 - ArcMap zobrazujúci údaje o dokončenej rastrovej mozaike DEM.

Otázka 4.Keď sme vytvorili rastrovú mozaiku, dostali sme možnosť zmeniť veľkosť bunky. Čo by urobila zmena veľkosti bunky a prečo sme sa rozhodli ponechať to isté?

D. Výber rizikových riek z tokov Lahar

Lahars sú toky trosiek bohaté na blato, ktoré začínajú na strmých svahoch sopiek, keď dochádza k rýchlemu topeniu snehu alebo ľadu. Pretože všetko, čo je potrebné na vytvorenie lahars, je mobilný, nespevnený sediment (napr. Sopečný popol, lapilli, bomby), strmé svahy a veľa vody, môžu sa tvoriť lahars, zatiaľ čo vulkanik je v pokoji, ak je k dispozícii dostatok dažďa alebo roztopenej vody. Lahars sa dá samozrejme iniciovať aj rýchlym topením snehu / ľadu pred alebo počas erupcie. Použitím existujúcich potokov a riek ako potrubí môžu lahary prekonať veľké vzdialenosti (lahars z hory Rainier sa dostali do Puget Sound) a môžu byť veľmi deštruktívne. Lahars z Mt. Rainier sa považuje za jediné najvýznamnejšie sopečné nebezpečenstvo v kaskádovom rozsahu. Kde sú údolia riek, ktoré sú najviac ohrozené laharmi?

Náš súbor tvarov & quotWA_river_arc & quot obsahuje všetky rieky v štáte Washington. Zaujímajú nás iba tie, ktoré odvodňujú svahy Mount Rainier. Tieto rieky sú najpravdepodobnejším potrubím pre laharov, ktorí odchádzajú zo sopky, a my by sme ich chceli vybrať a izolovať. Pri výbere týchto riek by bolo užitočné mať jasnejší prehľad o topografii, aby sme na prvý pohľad identifikovali údolia a hrebene. Pomohlo by vykreslenie topografie „„ Aspekt “. Nástroj „Pohľad“ odvodzuje aspekt, smer zostupného smeru najväčšej rýchlosti zmeny z každej rastrovej bunky na susednú. Aspekt si môžeme predstaviť ako smer svahu, alebo ak by sme na miesto na povrchu spadli mramor, smer, ktorým by sa kotúľal.

  1. Otvorte nástroj & quotAspect & quot ;, ktorý sa nachádza v ArcToolbox v časti & quot3D Analyst Tools & quot - & quot; Rastrový povrch & quot. Náš & quotInput Raster & quot bude naša mozaika DEM a & quotOutput Raster & quot bude potrebovať vhodný názov. Opäť ho uložte do priečinka & quotMy_Data & quot. Mapa Pomer strán (pozri obr. 4) by mala uľahčiť vizuálne rozlíšenie odtokov, hrebeňov a svahov, aj keď možno budete musieť zmeniť farebnú rampu, aby ste to videli ľahšie.

Obrázok 4 - ArcMap ukazujúci dátový pohľad na raster riek a riek v záujmovej oblasti okolo Mt. Rainier (červená bodka).

  1. Prehliadkou mapy rozmerov identifikujte rieky, ktoré majú na úpätí rieky Rainier horné toky.
  2. Vyberte tieto rieky, použite nástroj & quot; Vyberte funkcie & quot ;. na štandardnom paneli nástrojov. Ak sa chcete vyhnúť výberu iných ako riek, najskôr nastavte & quot; výberové vrstvy & quot; toto vám dá šancu vypnúť & quot; výberovosť & quot; všetkých okrem riek. Jedným zo spôsobov, ako nastaviť voliteľné vrstvy (ďalšie sme sa naučili v laboratóriu 3), je kliknúť na tlačidlo „Zoznam podľa výberu“ v hornej časti obsahu, potom skontrolovať vrstvu Rieky a vypnúť všetky ostatné, ako je to znázornené na obrázku 5 nižšie.

Obrázok 5. Obsah zobrazený s možnosťou Zoznam podľa výberu. Ako je zobrazené, ľubovoľným výberovým nástrojom je možné vybrať iba vrstvy riek.

Otázka 5. Ako sa volajú rieky, ktoré môžu byť potenciálne ohrozené laharmi Mount Rainier?

Teraz chceme uložiť (& quot; Exportovať & quot) vybrané rieky do nového súboru s tvarom.

  1. Kliknite pravým tlačidlom myši na názov súboru & quotwa_rivers_arc & quot v obsahu, a vyberte & quot; Údaje & quot - & quot; Exportovať dáta & quot. Potom zvoľte možnosť Exportovať & Vybraté funkcie & quot a uložiť súbor do priečinka & quotMy_Data & quot.
  2. Potom sa zobrazí otázka, či chcete pridať exportované údaje do mapy ako vrstvu. Vyberte možnosť „Áno“.
  3. Ak chcete odstrániť časti týchto riek, ktoré presahujú oblasť záujmu, otvorte nástroj & quotClip & quot z ArcToolbox (v rámci panela nástrojov & quotAnalysis Tools & quot - & quotExtract & quot poznamenajte, že tento nástroj funguje iba pre vektorové dáta - pre rastre sme použili podobný nástroj v inom paneli nástrojov. v poslednom laboratóriu).
  4. Použite svoj nový tvarový súbor riek (to sú rieky, ktoré sú ohrozené lahars) ako & quot; Vstupná funkcia & quot; a vyberte polygón Oblasť záujmu ako & quotClip Funkcie & quot. Vhodným spôsobom premenujte & quotOutput Feature Class & quot; a stlačte & quotOK & quot. N.B. pre neskoršiu prácu: nástroj & quotClip Funkcie & quot bude fungovať, iba ak orezávací polygón a dáta, ktoré orezávate majú rovnaký priestorový odkaz (tieto áno).

Váš výsledok by mal vyzerať ako na obrázku 6 nižšie.

Obrázok 6. ArcMap Data Pohľad na rieky s hornou vodou na svahoch Mt. Rainier, pripevnený k záujmovej oblasti a raster aspektov.

F. Prezeranie údajov o nadmorských výškach v ArcScene

Ďalším spôsobom, ako vizualizovať topografiu, je program ArcGIS ArcScene. ArcScene slúži na 3D vizualizáciu a analýzu. Nájdete ho v ponuke Windows & quot Start Menu & quot, ktorá sa nachádza v programovej skupine ArcGIS.

  1. Otvorte ArcScene a vložte svoju DEM mozaiku do programu.
  2. Pravým tlačidlom myši kliknite na nadpis mozaikovej vrstvy v obsahu a vyberte možnosť „Vlastnosti“. V časti & quot; Vlastnosti & quot; vyberte kartu & quot; Základné výšky & quot; a kliknite na prepínač vedľa & quot; Plávajúce na vlastnej ploche: & quot. Uistite sa, že povrch, z ktorého získavate výšky, je vaša DEM mozaika. Potom kliknite na & quot; Rastrové rozlíšenie & quot; a uistite sa, že veľkosť bunky je rovnaká ako pôvodný povrch. Uistite sa tiež, že & quotZ Prepočet jednotiek & quot je 1 a stlačte & quotOK & quot.

Váš predtým plochý DEM by teraz mal byť 3D povrch (obr. 7). Kliknite na scénu, podržte stlačené tlačidlo myši a nakloňte scénu, aby ste videli 3D reliéf. Posúvaním myši sa priblížite a oddialite.

  1. Teraz pridajte & quotWA_rivers_arc & quot tvarový súbor a urobte to isté a uistite sa, že výšky základne sa počítajú z mozaiky DEM. Na karte & quotSymbology & quot pre svoju mozaiku DEM (opäť v okne Layer & quot; Vlastnosti & quot;) vyberte & quot; Roztiahnuté & quot; s & quot; Typ ťahu & quot; ako & quot; Minimálne maximum & quot ;. Nastavte & quot; Farebná rampa & quot; na & quot; Hnedá na Modrá Zelená Rozbieha sa, Tmavá & quot ((kliknutie pravým tlačidlom myši na selektor farebnej rampy vypíše zoznam názvov farebnej rampy) a stlačte & quotOK & quot.
  2. V časti & quot; Vrstvy scény & quot; vyberte & quot; Vlastnosti scény & quot; a prejdite na kartu & quot; Všeobecné & quot ;. Zmeňte & quot; Vertical Exaggeration & quot (VE) tak, aby sa topografia stala zreteľnejšou (v takom prípade by mala stačiť VE 2).
  3. Teraz môžeme vidieť, ktoré rieky odvodňujú svahy Mount Rainier. Pomocou nástroja & quotIdentify & quot skontrolujte tieto rieky oproti tým, ktoré ste vybrali pomocou rastra stránok v ArcMap.

Obrázok 7. Obrázok mozaiky DEM v ArcScene vykreslený farebnou rampou a súboru riek (modré čiary). Upozorňujeme, že na displeji sa zobrazujú všetky rieky, nielen tie, ktoré majú horné toky na Mt. Rainier.

Vytvorte snímku obrazovky svojej mapy ArcScene a priložte ju k svojim laboratórnym otázkam.

Ako bolo uvedené na začiatku laboratória, s Mount Rainier sú spojené dve hlavné riziká: pád tephra a prúdenie lahar. Oblasť ovplyvnená poklesom tephra priamo súvisí so vzdialenosťou od vrcholu Mount Rainier (za predpokladu, že erupcia je z vrcholu, nie od bočného výbuchu). Veľké úlomky tephra sú schopné spôsobiť zranenie alebo smrť nárazom a môžu byť dostatočne horúce na to, aby založili oheň tam, kde dopadnú, ale zvyčajne sa nezastavia dlhšie ako 10 km (

6 mi) od prieduchu sopky. Malá tephra je nebezpečná, ak akumulácia na strechách budov presahuje 10 cm (

4 palce), čo môže spôsobiť kolaps, a môže trvať až 100 km (

Lahari sú iná vec. Minulé toky lahar z Mount Rainier boli zvyčajne 10 - 40 m (

30 - 120 stôp) a prešli stovky kilometrov, niektoré siahajú až do Puget Sound. Oblasti ovplyvnené laharmi budú v blízkosti riek odvádzajúcich Mount Rainier, takže by sme chceli identifikovať oblasti pozdĺž riek / potokov ohrozené laharmi rôznej veľkosti.

G.1 Začíname nebezpečenstvom tephra. Chceli by sme vytvoriť dva superponované sústredné kruhy sústredené na vrchole hory Rainier s polomermi ekvivalentnými vzdialenostiam potenciálne ovplyvneným veľkým a malým poklesom tephra. Na vytvorenie týchto kruhov použijeme nástroj & quot; Buffer & quot. Pretože chceme vytvoriť dva superponované kruhy, môžeme použiť & quot; Viacnásobný kruhový buffer & quot; ktorý nájdete v ArcToolbox pod & quot; Nástroje pre analýzu & quot - & quot; Proximity & quot.

  1. Otvorte tiež vyrovnávaciu pamäť viacerých krúžkov. V časti & quotVstupná trieda funkcií & quot; vyberte bodový súbor & quotmt_rainier & quot; a pomenujte & quot; výstupnú triedu funkcií & quot; primerane. Teraz pridajte dve vyššie uvedené vzdialenosti (6 mi, 60 mi) a uistite sa, že je správne nastavená vyrovnávacia jednotka (pre toto cvičenie použijeme míle). Ponechajte pole & quot; Názov poľa & quot; a vyberte & quot; Žiadne & quot; ako & quot; Možnosť rozpustenia & quot ;. Teraz stlačte & quotOK & quot.

Tak vzniknú dva superponované kruhy (na rozdiel od sústredných krúžkov), ktoré je možné použiť na výpočet plôch rôznych nebezpečných zón tephra.

Obrázok 8. Nárazníky vzdialené 6 míľ (tmavo oranžové) a 60 míľ (svetlo oranžové) od vrcholu Mt. Rainier.

Teraz môžeme vypočítať plochu novovytvorených nebezpečných zón tephra:

  1. Otvorte okno & quot; Atribúty & quot; vo vyrovnávacej vrstve. & quot; Kliknite pravým tlačidlom myši & quot; na karte & quot; Plocha & quot; a vyberte & quot; Vypočítať geometriu & # 8230 & quot ;. Zobrazí sa varovné dialógové okno s otázkou, či chcete pokračovať. Kliknite na položku „Áno“. V časti & quot; Vlastnosť & quot; vyberte & quot; Plocha & quot; a uistite sa, že & quot; Koordinačný systém & quot; je nastavený na súradnicový systém zdroja údajov. V časti & quotUnits & quot; vyberte & quotČtverečné míle & quot; a stlačte & quotOK & quot. To isté urobte pre kartu & quotPerimeter & quot, nastavenie & quotVlastnosti & quot; na & quotPerimeter& quot a & quotUnits & quot to & quotMiles & quot.

Otázka 6. Aké sú oblasti a obvody nárazníkov, ktoré ste vytvorili pre zóny spadnutia tephra?

G.2 Lahary možno považovať za malých, stredných alebo veľkých. Tieto kategórie sú uvedené nižšie:

Tabuľka 1. Laharská veľkosť toku, šírka, ubehnutá vzdialenosť

Veľkosť Šírka Vzdialenosť od samitu
Malý 1 km 20 km (12 mi)
Stredná 2 km v celom AOI
Veľký 4 km v celom AOI

Rovnaký nástroj nárazníka môžeme použiť na identifikáciu nebezpečných oblastí lahar, len tentokrát použijeme orezaný súbor riek namiesto obrazca Mount Rainier summit. Pretože sa dĺžky udalostí lahar líšia, použijeme radšej nástroj & quot; Buffer & quot ako nástroj & quot; Viacnásobný krúžok & quot; a vytvoríme samostatné tvarové súbory pre lahars pre každú veľkostnú kategóriu.

  1. Otvorte nástroj & quot; Nárazník & quot; a nastavte & quot; Vstupné funkcie & quot; na váš orezaný tvarový súbor rieky. Vhodne pomenujte & quotVýstupné funkcie & triedy. Nastavte & quot; vzdialenosť & quot; na & quot; Lineárna jednotka & quot; a vyrovnajte ju šírke kategórie lahar, pre ktorú vytvárate medzipamäť. Nastavte & quot; Typ rozpustenia & quot; na & quot; Všetky & quot; a stlačte & quotOK & quot.
  2. Tento postup opakujte pre ďalšie dve kategórie lahar a príslušným spôsobom symbolizujte nové vyrovnávacie vrstvy.

Všimnite si, že tento nový tvarový súbor sa rozširuje do celej oblasti záujmu. Malí Lahari cestujú iba 20 km od vrcholu (pozri tabuľku 1). Chceme tieto vlastnosti pripevniť na oblasť okolo vrcholu Mount Rainier obmedzenú na túto vzdialenosť.

  1. Vytvorte jednu vyrovnávaciu pamäť pomocou vrcholového bodu Mount Rainier ako & quot; vstupných funkcií & quot; a pomenujte & quot; triedu výstupných funkcií & quot; primerane. Potom nastavte & quot; vzdialenosť & quot; na & quot; Lineárna jednotka & quot; a nastavte hodnotu na & quot; 12 míľ a stlačte & quotOK & quot.
  2. Teraz pomocou nástroja & quotClip & quot (ArcToolbox - & quotAnalysis Tools & quot - & quotExtract & quot - & quotClip & quot) pripevnite malý tvarový súbor Lahar do okruhu 12 mil od Mount Rainier. Nezabudnite tiež pripnúť svoje tvarové súbory Stredný a Veľký Lahar k oblasti záujmu.

Na výpočet plôch Laharov budeme musieť do tabuľky atribútov týchto vrstiev pridať nové pole.

  1. Otvorte & quot; Tabuľku atribútov & quot; a pomocou tlačidla & quot; Možnosti tabuľky & quot; v hornej časti tabuľky zvoľte & quot Pridať pole & # 8230 & quot. Pomenujte nové pole & quotArea & quot; a v časti & quotType & quot; zvoľte & quot; Long Integer & quot. Hit & quotOK & quot.
  2. Ak chcete vypočítať oblasti pre každú z premenných, znova otvorte tabuľku atribútov, kliknite pravým tlačidlom myši na nový nadpis poľa & quot; Plocha & quot; vyberte & quot; Vypočítať geometriu & quot;, zvoľte & quot; Plocha & quot; v rozbaľovacej ponuke & quot; Vlastnosť & quot; a & quot; Čtverečné míle & quot v rozbaľovacej ponuke & quotUnits & quot.

Otázka 7. Aká je celková plocha ovplyvnená malými, strednými a veľkými laharmi? Odpovedzte vo forme tabuľky, ktorá zreteľne zobrazuje súčet všetkých typov lahar.

H. Hodnotenie nebezpečenstva, konečne

Pamätajte, že konečným cieľom tohto cvičenia je vyhodnotiť populáciu postihnutú sopečnou udalosťou na Mount Rainier. Teraz môžeme pomocou vybratých vrstiev vybrať centrá populácie (mestá) postihnuté poklesom tephra a tokmi lahar.

  1. Pomocou nástroja & quot; Vybrať podľa polohy & quot; umiestneného v ponuke & quot; Výber & quot; vyberte mestá, ktoré & quot; v rámci. & quot vaša vyrovnávacia pamäť Väčšia vrstva tephra. Otvorte tabuľku atribútov pre vrstvu miest, kliknite pravým tlačidlom myši na záhlavie poľa s počtom obyvateľov (Pop2000), aby ste našli štatistiku vybraných miest. Ďalej si zaznamenajte, čo je potrebné pre otázku 8. To isté urobte pre malú spádovú vrstvu tephra a pre funkcie Malý, Stredný a Veľký Lahar.

Otázka 8. Aký je celkový počet obyvateľov postihnutých veľkým poklesom tepry? Malý pokles tephra? Malý tok lahar? Mierne toky lahar? Veľké toky lahar? (Vytvorte tabuľku na zodpovedanie tejto otázky).

  1. Vložte USGS súbory vrstiev na vašu mapu (poznámka: načítaním súborov vrstiev a nie tried funkcií budú tieto vrstvy pre vás symbolizované). Vysvetlenie toho, čo tieto vrstvy obsahujú, možno nájsť v ich metadátach (preskúmať v ArcCatalogu) a v správe USGS Open File Report 98-428 (obsiahnutej v priečinku Lab_10_data).

Otázka 9.Aká je plocha (v štvorcových míľach) pomocou dátového súboru USGS ovplyvnená veľkým poklesom tepry? Malý pokles tephra? Malý Lahar tečie? Stredný Lahar tečie? Veľký Lahar tečie? Ako sú tieto oblasti v porovnaní s oblasťami, ktoré ste vypočítali? Zostavte tabuľku, ktorá ukáže tieto porovnania.

Otázka 10. Aké ďalšie kritérium si myslíte, že autori USGS použili na hodnotenie rizika?


Aké druhy nebezpečenstva sú spojené s výbuchmi sopiek?

S vulkanickými erupciami súvisí veľa rôznych druhov nebezpečenstva, v závislosti od typu sopky a erupcie. Niektoré sopky zvyčajne spôsobujú vysoko výbušné erupcie, napríklad v subdukčných zónach Aljašky a severozápadného Pacifiku, iné produkujú menej energetické erupcie, napríklad na Havaji. Nižšie uvedené riziká preto nemusia byť nevyhnutne relevantné pre každú sopku. V USA je 169 aktívnych sopiek, hlavne na Aljaške v Kalifornii, na Havaji, Oregone a vo Washingtone. Všetky americké sopky pozorne sleduje americký geologický prieskum a štátne geologické prieskumy.

Láva tečie sú to, čo znejú: láva (roztavená hornina) prúdiaca priamo zo sopečného otvoru alebo pukliny. Mnoho lávových prúdov je pomalých a členitých, vyzerajú ako pohyblivá hromada skál. Iné sa pohybujú rýchlejšie a môžu vyzerať takmer ako rieky tečúceho medu. Niektoré sopky produkujú oboje. Úmrtia a zranenia spôsobené lávovými prúdmi nie sú bežné, pretože toky sú zvyčajne dosť pomalé (chôdza - beh alebo pomalšie). Vysoké teploty lávových prúdov však môžu spôsobiť požiare a všetko, čo bude v ceste lávovému prúdu, sa zaliaje v silnej vrstve hornín. Pokračujúce erupcie na Havaji v Kilauea sú známym príkladom lávového prúdu.

Pyroclastické toky sú zmesou popola, sopečného plynu, hornín a lávy, ktorá zvyčajne dosahuje teploty 200 - 700 ° C. Tieto toky sú spojené hlavne so sopkami, ktoré majú explozívne erupcie a pohybujú sa dole po sopečnom svahu rýchlosťou väčšou ako 50 míľ za hodinu (80 kilometrov za hodinu). Toky všeobecne cestujú tri až desať míľ (päť až pätnásť kilometrov) od sopky. Pyroklastický tok zničí takmer všetko, čo mu stojí v ceste, spôsobí požiare a záplavy a všetko pochová pod zmes kamenia, popola a nahromadených trosiek. Vážne zranenia a úmrtia sú často spojené s pyroklastickými tokmi kvôli ich vysokej rýchlosti a deštruktívnym účinkom. Niektoré pozoruhodné príklady nedávnych pyroklastických tokov sú erupcie v El Chicón v Mexiku (1982) a na vrchu Pinatubo na Filipínach (1991).

Trosky prúdia na sopkách je zmes skaly, popola, pôdy, vegetácie a vody, ktorá steká zo svahu sopky a niekedy sa zlieva do údolí riek. Môžu sa vyskytnúť buď počas erupcie, alebo inokedy v reakcii na udalosti s vysokými zrážkami. Lahars sú typom rýchlo sa pohybujúceho sopečného odpadu, ktorý pozostáva väčšinou z vody, popola a úlomkov hornín s rýchlosťou rýchlo sa pohybujúcej rieky, ale s konzistenciou cementu. Lahary sú spájané hlavne so strmými sopkami a môžu sa líšiť svojou veľkosťou a rýchlosťou. Veľkosť laharu sa zväčšuje, keď sa pohybuje po svahu a naberá ďalšie zvyšky. Lahars môže vážne poškodiť údolia riek a nivy, a môže pochovať celé dediny, čo sa stalo počas výbuchu Nevado del Ruiz v Kolumbii v roku 1985. Laharovia môžu cestovať po údoliach riek na oveľa väčšie vzdialenosti ako lávové a pyroklastické toky, čo predstavuje pre komunity v týchto oblastiach jedinečné riziká. Minulé lahars na Mount St. Helens, Washington, cestovali až 60 míľ ďaleko od sopky.

Zosuvy pôdy sú masy hornín a pôdy, ktoré sa rýchlo gravitujú. Na rozdiel od laharu predstavuje zosuv pôdy zlyhanie samotného svahu sopky. Zosuvy pôdy môžu spôsobiť zemetrasenia alebo vysoké zrážky, ale môžu byť tiež spúšťačmi sopečných aktivít, ako sú napríklad prieniky magmy a výbuchy sopečných plynov. Veľké zosuvy pôdy spôsobené erupciami môžu vytvárať priehrady, ktoré blokujú rieky a zakopávajú cesty, mosty a domy. Vlny tsunami môžu spôsobiť aj zosuvy pôdy pod vodou a pobrežie. Erupciu Mount St. Helens vo Washingtone v roku 1980 spustil zosuv pôdy.

Tephra a popol sú zložené z rôznych veľkostí častíc horniny vyvrhovaných do vzduchu z vulkanických erupcií. Tephra označuje väčšie úlomky hornín (od okruhliakov až po veľkosť automobilu alebo domu), ktoré zvyčajne pristávajú blízko sopky, zatiaľ čo popol tvoria malé častice (veľkosť piesku alebo menšie). Popolové mraky môžu cestovať stovky kilometrov od miesta erupcie a pokrývať pevninu a morský povrch v deke popola. Táto prikrývka na popol má vážne ekonomické účinky, pretože drobné častice popola môžu zničiť strojové zariadenia, kontaminovať vodu, poškodiť napájacie zdroje, spôsobiť vážne škody na poľnohospodárskych lokalitách a ohroziť letectvo. Sopečný popol nie je ako popol z ohňa: je tvorený malými kúskami skaly a vulkanickým sklom. To predstavuje vážne zdravotné riziko, pretože vdychovanie sopečného popola môže viesť k veľkým respiračným problémom. Nedávne erupcie na Islande a Indonézii spôsobili veľké oblaky popola, ktoré narušili neďalekú leteckú dopravu.

Sopečné plyny začínajú rozpustené v magme a sú uvoľňované, keď magma stúpa smerom k povrchu Zeme. Medzi tieto plyny patrí oxid siričitý, oxid uhličitý, sírovodík a mnoho ďalších. Uvoľňovanie plynu môže spôsobiť, že sopečná erupcia je výbušnejšia a niektoré sopky produkujú veľké množstvo plynu. Plyny môžu predstavovať rôzne nebezpečenstvo pre okolité obyvateľstvo v dostatočne vysokých koncentráciách. Oxid siričitý (SO2) môžu dráždiť pokožku, oči a dýchacie cesty. Oxid uhličitý (CO2) je hustejšie ako vzduch a veľké úniky CO2 môže byť smrteľné, ak dôjde k premiestneniu dýchateľného vzduchu, čo sa stalo pri katastrofe v Nyerskom jazere z roku 1986 v Kamerune, kde oxid uhličitý, ktorý sa hromadil v hlbokých vodách sopečného jazera, rýchlo vystúpil na povrch a stekal po neďalekých údoliach. Vogalebo vulkanický smog je termín používaný na popis smogu, ktorý vzniká zo zložitej série chemických reakcií zahŕňajúcich sopečné plyny (najmä oxid siričitý), vzduch a slnečné svetlo. Sopky môžu tiež produkovať toxické plyny, ako je sírovodík (H.2S).


Dopad sopečného popola

Sopečný popol predstavuje množstvo nebezpečenstiev pre ľudí, majetok, stroje, komunity a životné prostredie. Niektoré z nich sú podrobne uvedené nižšie.

Dopad na ľudské zdravie:

Ľudia vystavení padajúcemu popolu alebo žijúci v prašnom prostredí po páde popola môžu utrpieť množstvo problémov. Medzi dýchacie problémy patrí podráždenie nosa a hrdla, kašeľ, ochorenie podobné bronchitíde a nepríjemné pocity pri dýchaní. Tieto sa dajú znížiť použitím vysoko účinných protiprachových masiek, ale pokiaľ je to možné, mali by ste sa vyhnúť pôsobeniu popola.

Medzi dlhodobé problémy patrí vývoj choroby známej ako „silikóza“, ak má popol značný obsah oxidu kremičitého. Americký Národný inštitút bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci odporúča konkrétne typy masiek pre tých, ktorí sú vystavení sopečnému popolu. Ktokoľvek, kto už trpí problémami ako bronchitída, emfyzém alebo astma, by sa mal vyhnúť vystaveniu.

Suchý vulkanický popol sa môže prilepiť na vlhké ľudské oko a drobné častice popola rýchlo spôsobujú podráždenie očí. Tento problém je najvážnejší u ľudí, ktorí nosia kontaktné šošovky. Ľudia v popolcových oblastiach hlásia určité podráždenie pokožky, počet prípadov a ich závažnosť je však nízka.

Popol Novarupta: Satelitná snímka krajiny okolo sopky Novarupta s kontúrami popolčekov a pyroklastickou prietokovou oblasťou erupcie z roku 1912 zobrazená ako farebné čiary. Satelitná snímka J. Allena (NASA) využívajúca údaje z globálneho zariadenia na pokrytie pôdy University of Maryland. Kartografia B. Colea, Geology.com. Väčší obrázok.

Dopad na poľnohospodárstvo:

Hospodárske zvieratá trpia rovnakými problémami s očami a dýchacími cestami, aké boli opísané vyššie pre ľudí. Zvieratá, ktoré sa živia pasením, by mohli byť neschopné jesť, ak popol pokrýva ich zdroj potravy. Tí, ktorí jedia zo zdroja potravy pokrytého popolom, často trpia mnohými chorobami. Možno bude potrebné, aby poľnohospodári v oblastiach s popáleninami poskytovali svojim zvieratám doplnkové krmivo, evakuovali ich alebo ich posielali na skoré zabitie.

Srážka popola iba niekoľko milimetrov zvyčajne nespôsobuje vážne škody na pastvinách a plodinách. Silnejšie nahromadenie popola však môže rastliny alebo pastviny poškodiť alebo usmrtiť. Husté akumulácie môžu poškodiť pôdu zabitím mikrofytov a blokovaním vstupu kyslíka a vody. Môže to mať za následok sterilný pôdny stav.

Poškodenie sopečným popolom: Budovy poškodené mokrým popolom. USGS obrázok. Väčší obrázok.

Sopečný popol: Video USGS vysvetľujúce vplyv sopečného popola na leteckú dopravu.

Dopad na budovy:

Suchý popol váži asi desaťkrát viac ako hustota čerstvého snehu. Hustý popol na streche budovy ju môže preťažiť a spôsobiť jej zrútenie (pozri obrázok). Väčšina budov nie je navrhnutá na podporu tejto dodatočnej hmotnosti.

Ihneď po výdatnom popole je jednou z prioritných úloh odstraňovanie popola zo striech budov. Ak padne dážď skôr, ako sa popol odstráni, môže ho popol absorbovať a zvýšiť jeho hmotnosť. Mokrý popol môže mať hustotu dvadsaťkrát vyššiu ako čerstvý sneh.

Sopečný popol môže vyplniť odkvapy na budove a upchať zvody. Samotný popol môže byť veľmi ťažký, a ak zvlhne od dažďa, váha často vytiahne žľaby z domov. Popol v kombinácii s vodou môže byť korozívny pre kovové strešné materiály. Mokrý popol je tiež vodič a ak sa hromadí okolo vonkajších elektrických prvkov budovy, môže to viesť k vážnemu zraneniu alebo poškodeniu.

Klimatizácie a vzduchotechnické systémy môžu zlyhať alebo sa poškodiť, ak sú upchaté ich filtre alebo zakryté prieduchy sopečným popolom. Pohyblivé časti zariadenia sa môžu rýchlo opotrebovať, ak sa medzi ne dostane brusný popol.

Dopad na spotrebiče:

Jemný popol a prach môžu preniknúť do budov a spôsobiť problémy so spotrebičmi. Abrazívny popol môže spôsobiť neobvyklé opotrebenie pohyblivých častí v elektromotoroch. Vysávače, pece a počítačové systémy sú obzvlášť zraniteľné, pretože spracúvajú veľa vzduchu.

Tma v dôsledku sopečného popola: Popol vo vzduchu môže blokovať slnečné žiarenie a v strede dňa tmavnúť oblasti pod oblakom popola. Sopka Soufriere Hills na karibskom ostrove Montserrat, snímka z roku 1997. Snímka USGS. Väčší obrázok.

Vplyv na komunikáciu:

Sopečný popol môže mať elektrický náboj, ktorý interferuje s rádiovými vlnami a iným vysielaním prenášaným vzduchom. Rádiové, telefónne a GPS zariadenia nemusia byť schopné vysielať alebo prijímať signály s blízkou erupciou sopky. Popol môže tiež poškodiť fyzické vybavenie, ako sú drôty, veže, budovy a vybavenie potrebné na podporu komunikácie.

Dopad na zariadenia na výrobu energie:

Sopečný popol môže spôsobiť vypnutie zariadení na výrobu energie. Tieto zariadenia sú niekedy vypnuté, aby nedošlo k poškodeniu popolom. Môžu zostať dole, kým nebude odstránený popol. Chráni to základné vybavenie pred zlyhaním, ale narušuje sa energetická služba pre milióny ľudí.

Sopečný popol na autách na leteckej základni Clark na Filipínach po výbuchu hory Pinatubo v roku 1991. Toto parkovisko je asi 25 kilometrov východne od erupcie a dostalo okolo 9 centimetrov popola. Obrázok USGS od R.P. Hoblitta. Väčší obrázok.

Dopad na pozemnú dopravu:

Počiatočný vplyv na prepravu je obmedzenie viditeľnosti. Popol napĺňa vzduch a blokuje slnečné svetlo. Uprostred dňa môže byť tma ako noc. Popol pokrýva aj dopravné značenie. Iba jeden milimeter popola môže zakryť stred a základné čiary diaľnice.

Ďalším dopadom sú automobily. Spracúvajú obrovské množstvo vzduchu, ktorý bude obsahovať sopečný prach a popol. To sa na začiatku zachytí vzduchovým filtrom, ale môže to byť rýchlo ohromené. Potom sa do motora dostane abrazívny prach, ktorý poškodí starostlivo opracované diely a upchá drobné otvory.

Sopečný popol sa hromadí na čelných sklách automobilov, čo vytvára potrebu používať stierače. Ak sú použité stierače, abrazívny popol medzi čelným sklom a stieračmi môže poškriabať okno a niekedy vytvoriť matný povrch, ktorý nie je možné vidieť.

Sopečný prach a popol pokrývajúci cesty môžu mať za následok stratu trakcie. Ak cesty premoknú, suchý popol sa zmení na veľmi klzké bahno. Cesty a ulice treba odhŕňať, akoby spadol sneh, ktorý sa neroztopí.

Vrstvy ashfall na Filipínach: A) Úsek na moste cez rieku Santo Tomas severne od San Narciso, Zambales 32 km západ-juhozápad od prieduchu. Vrstva A je 8 mm popola s veľkosťou piesku, vrstva B sú 4 mm väčšinou jemného popola. Všimnite si slabé normálne odstupňovanie vrstvy C a rozptýlené hrubé klasty na povrchu usadeniny.

B) Tepárske spády na neupravenej ceste pozdĺž rieky Marella 10,5 km juhozápadne od prieduchu. Vrstva A, hrubá asi 4 cm, sa skladá z hrubého popola a vrstva jemných lapilli B sa skladá z niekoľkých tenkých vrstiev popola. Vrstva C má hrúbku 33 cm a predstavuje najhrubší úsek vrcholového pemzového úložiska, aký sa doteraz našiel. Všimnite si celkovo bežné známkovanie, ale 2 cm pemza lapillus v ľavom hornom rohu. Vrstva D sa skladá z dvoch lôžok jemného popola o hrúbke 3 až 4 cm, ktoré sú oddelené vrstvou vodou prepracovaného popola.

C) Tephra sa ukladá na neupravenej ceste asi 9 km juhovýchodne od prieduchu, severne od rieky Gumain. Vrstva B je hrubá 23 cm a pozostáva z mnohých triedených popolčekových vrstiev. Vrstva C je hrubá 31 cm a má v dolnej časti dve zóny s malými jemnými popolovými vrstvami.

D) Úsek v ústí kaňonu rieky Pasig asi 15 km východne od prieduchu. Vrstva B má hrúbku 10 cm a vrstva C približne 18 cm hrubé zóny bohaté na popol, ktoré vynikajú zvýšenou súdržnosťou. USGS Images od W.E. Scott a J.J. Major. Väčší obrázok.

Dopad na leteckú dopravu:

Moderné prúdové motory spracúvajú obrovské množstvo vzduchu. Tiahnu vzduch do prednej časti motora a vyfukujú ho zozadu. Ak je sopečný popol vtiahnutý do prúdového motora, môže sa ohriať na teploty, ktoré sú vyššie ako teplota topenia popola. Popol sa môže v motore topiť a mäkký lepkavý produkt môže priľnúť k vnútornej časti motora. To obmedzuje prúdenie vzduchu motorom a zvyšuje váhu lietadla.

Sopečný popol viedol k poruche motora na niekoľkých lietadlách. Našťastie piloti dokázali so svojimi zostávajúcimi motormi bezpečne pristáť. Dnes sú sopky monitorované na príznaky erupcie a okolo oblastí, ktoré môžu obsahovať popol vo vzduchu, sú vedené lietadlá.

Sopečný popol suspendovaný vo vzduchu môže mať abrazívny účinok na lietadlá, ktoré ním preletia rýchlosťou stoviek kilometrov za hodinu. Pri týchto rýchlostiach môžu častice popola dopadajúce na čelné sklo pieskovať povrch do matnej povrchovej úpravy, ktorá zakrýva výhľad pilota. Pieskovanie môže tiež odstrániť farbu a kovovú jamku na nose a na nábežných hranách krídel a navigačného zariadenia.

Na letiskách sa vyskytujú rovnaké problémy s dráhami, aké sa vyskytujú na cestách. Značenie na dráhach môže byť pokryté popolom.Lietadlá môžu stratiť trakciu pri pristávaní a štarte. Popol musí byť odstránený predtým, ako sa operácia vráti do normálu.

Medzinárodná organizácia civilného letectva uznala potrebu informovať pilotov a riadiacich letovej prevádzky o sopečných nebezpečenstvách. Za týmto účelom spolupracovali s vládnymi agentúrami na zriadení niekoľkých poradenských centier pre vulkanický popol. Tieto centrá monitorujú vulkanickú činnosť a podávajú správy o oblakoch popola v rámci svojej monitorovacej oblasti.

Sopečný popol: Video USGS vysvetľujúce vplyv sopečného popola na leteckú dopravu.

Dopad na systémy zásobovania vodou:

Systémy zásobovania vodou môžu byť ovplyvnené popolčekmi. Ak spoločenstvo využíva otvorený vodovod, ako je rieka, vodná nádrž alebo jazero, padlý popol sa stane suspendovaným materiálom vo vodovode, ktorý je potrebné pred použitím odfiltrovať. Úprava vody so suspendovaným abrazívnym popolom môže byť škodlivá pre čerpadlá a filtračné zariadenia.

Popol môže tiež spôsobiť dočasné zmeny v chemickom zložení vody. Popol v kontakte s vodou môže znížiť pH a zvýšiť koncentráciu iónov vylúhovaných z popolového materiálu. Patria sem: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F a mnoho ďalších.

Viac informácií
Článok Geology.com:
Novarupta: Najsilnejšia sopečná erupcia 20. storočia

Dopad na systémy odpadových vôd:

Popol padajúci na ulice mesta sa okamžite dostane do dažďovej kanalizácie. Ak sa spracuje odpadová voda s obsahom popola, suspendovaný popol môže preťažiť zariadenie a filtre a spôsobiť poškodenie čerpadiel a ventilov. Stáva sa tiež problémom s likvidáciou. Blato alebo kal z popola môžu stvrdnúť na materiál podobný betónu.


Pozri si video: dokument o sopkách