Энергия вулканических извержений

Энергию вулканического извержения оценивают, исходя из анализа процессов, имеющих место при извержении. Выделяемая энергия включает в себя: энергию вулканического землетрясения; энергию, расходуемую на разрушение горных пород; тепловую энергию в форме тепла, содержащегося в извергнутой лаве и газах. Определяющим видом энергии является тепловая энергия. Последняя оценивается массой извергнутого материала и его температурой [14]:

Е = Ур(ДТ • q + с2 ), (4.12)

где Е — высвобождаемая тепловая энергия, кал (1 кал = 4,19 Дж); V - объем извергнутого материала, м3; р - его средняя плотность, кг/м3; ДГ - превышение температуры лавы над температурой воздуха, °C; ci - удельная теплоемкость лавы (0,25 ккал/кг град.°); сг - теплота плавления (сг = 50 ккал/кг для расплавленной лавы и сг = 0 для твердого материала).

Пример. Оценить энергию вулканического извержения, если объем извергнутого материала (лавы) составляет 1 км3, температура лавы 1200°, плотность 2,5 103 кг/м3, температура воздуха 0°.

Решение: 1. Энергию вулканического извержения рассчитываем по формуле (4.12)

Е = 109 • 2,5 • IO3 • (1200 • 0,25 • IO3 + 50 • IO3) = = 0,875 • 10'8 кал = 3,67 • 1018 Дж.

Как отмечалось в п. 1.1, при извержении вулкана Кракатау в атмосферу было выброшено ~19 км3 магматического материала. Энергия такого извержения могла составлять Е = 19-3,67-1018 = 0,7-1020 Дж.

Прогноз вулканических извержений. Меры безопасности

Существует большая потребность в прогнозе времени и последствий предполагаемых извержений с тем, чтобы иметь возможность своевременно оповестить местное население. Прогнозирование вулканических извержений в значительной мере основано на наблюдениях за известными вулканами. Анализ повторяемости извержений некоторых вулканов показывает, что она может быть описана Пуассоновским распределением.

Тогда вероятность N извержений за период времени Т по аналогии с (2.22) может быть представлена в виде где ц - плотность извержений (среднее число извержений в единицу времени).

P(N, Т) = • ехр(- цТ),

(4.13)

Риск вулканического извержения оценивается по соотношению аналогичному (2.40):

R = 1 - ехр(- цТ). (4.14)

Зависимости (4.13), (4.14) лежат в основе долгосрочного прогноза.

Для оперативного краткосрочного прогноза выявлены явления, могущие играть роль предвестников. К их числу относятся: усиление термальной деятельности, изменение химического состава выделяющихся газов, увеличение частоты подземных толчков, аномальные изменения магнитного и электрического полей, аномальное поведение животных. В результате удалось предсказать ряд извержений. Тем не менее, как и в случае землетрясений, было бы неправильно считать, что вопрос предсказания извержений вулканов полностью решен. Исследования в этом направлении продолжаются.

Вулканические извержения - грозные природные явления. Поэтому необходимо предусмотреть и обеспечить комплекс мероприятий, позволяющих уменьшить негативные последствия этих явлений. К их числу относятся:

  • - разработка карт активной вулканической деятельности, зонирование территории по степени опасности;
  • - разработка методов оперативного прогнозирования вулканических извержений;
  • - обучение населения поведения при угрозе извержений;
  • - разработка мероприятий по срочной эвакуации населения из опасных районов.

К инженерным мероприятиям, уменьшающим ущерб от извержения вулкана, относят строительство защитных дамб, насыпей, позволяющих изменить направление лавового потока.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >