コンテンツ
- 火山灰とは何ですか？
- 火山灰の特性
- 灰の噴火と灰の柱
- アッシュプルーム、アッシュフォールズ、アッシュフィールド
- 火山灰の影響
- 人間の健康への影響：
- 農業への影響：
- 建物への影響：
- アプライアンスへの影響：
- 通信への影響：
- 発電施設への影響：
- 陸上輸送への影響：
- 航空輸送への影響：
- 給水システムへの影響：
- 排水システムへの影響：
- 火山灰の計画
火山灰プルーム アラスカ沖のアリューシャン島チェーンのチュギナダック島にあるクリーブランド火山から。国際宇宙ステーションのフライトエンジニア、ジェフウィリアムズが撮影したNASAの画像。より大きな画像。
火山灰とは何ですか？
火山灰は、火山の噴火によって空中に吹き飛ばされた火薬のような物質の粉末サイズから砂サイズの粒子で構成されています。この用語は、地面に落ちた後、時には岩に石化された後、空中にある材料に使用されます。用語「火山塵」と「火山灰」は両方とも同じ材料に使用されます。ただし、粉末サイズの素材には「火山塵」がより適切に使用されます。
火山灰 セントヘレンズ山から1980年の噴火。 USGS画像、D.E。ヴィーペレヒト。より大きな画像。
火山灰粒子 走査型電子顕微鏡で見た。 A.M.によるUSGS画像サーナ・ヴォイチッキ。より大きな画像。
火山灰の特性
一見したところ、火山灰は柔らかく無害な粉末のように見えます。代わりに、火山灰は、モース硬度計で約5+の硬度を持つ岩石材料です。これは、鋭くギザギザのエッジを持つ不規則な形状の粒子で構成されています（顕微鏡ビューを参照）。高い硬度と不規則な粒子形状を組み合わせると、火山灰は研磨材になります。これにより、これらの小さな粒子は、航空機の窓に損傷を与えたり、眼を刺激したり、接触する機器の可動部分に異常な摩耗を引き起こしたり、「火山灰の影響」セクションで後述する他の多くの問題を引き起こす可能性があります。
火山灰の粒子は非常に小さく、多数の空洞を持つ小胞構造を持っています。これにより、岩石材料の密度が比較的低くなります。この低密度と非常に小さな粒子サイズにより、火山灰は噴火によって大気中に高く運ばれ、風によって長距離運ばれます。火山灰は、噴火する火山から遠く離れた場所で問題を引き起こす可能性があります。
火山灰粒子は水に不溶です。濡れると、スラリーや泥を形成し、高速道路や滑走路を滑らかにします。湿った火山灰は乾燥して、コンクリートのような固い塊になります。これにより、雨が降ると同時に灰が落ちたときに、雨水管を差し込んで、開いている動物の毛皮に刺さることができます。
火山灰柱： 1980年5月18日のセントヘレンズ山の噴火柱。この爆発的な放出により、上昇するテフラ、火山ガス、および混入空気の熱い柱が生成され、10分以内に22キロメートルの高度まで上昇しました。強い風が吹いており、灰は時速約100キロメートルで東に運ばれました。 4時間もたたないうちに、約400キロ離れたスポケーンの街に灰が落ち、2週間後に噴火雲が地球を取り囲みました。 A.ポストによるUSGS画像。
灰の噴火と灰の柱
いくつかのマグマには、非常に高い圧力の下で大量の溶存ガスが含まれています。噴火が発生すると、これらのガスの閉じ込め圧力が突然解放され、急速に膨張し、火山の噴出口から突進し、小さなマグマを運びます。マグマ溜まり近くの地下水は、同じ結果で蒸気にフラッシュできます。これらは、いくつかの噴火の灰粒子の源です。大量の高温の、逃げる、膨張するガスが通気口から押し出されると、灰と高温のガスの噴出柱が空気中に押し出されます。
添付の画像は、1980年5月のセントヘレンズ山の噴火によって生成された火山灰柱の一部を示しています。その噴火では、高温の火山ガスが大気中に爆発的に放出され、上昇するテフラ、火山ガス、および連行された空気の柱が生じ、10分以内に22キロメートルの高度まで上昇しました。その後、強い風が吹いて、時速約100キロメートルで灰が東に運ばれました。 4時間もたたないうちに、火山灰はベントから約400キロ離れたスポケーン市に落ちていました。 2週間後、噴火による塵が地球の周りに運ばれました。
セントヘレンズ山の噴火は、その規模と強度において例外的でした。このページの上部の画像には、より一般的な灰の放出が示されています。その画像では、アラスカのアリューシャン島チェーンのチュギナダック島にあるクリーブランド火山は、火山から数分以内に分離し、風によって運ばれる小さな灰プルームを放出します。
火山の降灰マップ： セントヘレンズ山の1980年5月18日の噴火による米国内の灰の放射性降下物の地理的分布を示す地図。 USGSイメージ。より大きな地図。
灰の厚さ： 火山灰堆積物は一般に火山近くの粒子サイズが厚く粗い。ただし、距離を置くと、堆積物は薄くなります。
灰プルーム： チリ南部のチャイテン火山からの長い火山灰が大陸全体に吹き付けられています。より大きな画像。
アッシュプルーム、アッシュフォールズ、アッシュフィールド
火山から火山灰が大気中に放出されると、風はそれを動かす機会があります。この動きは、乱気流とともに、浮遊灰を広い範囲に分散させる働きをします。風によって動かされるこれらの灰の雲は、灰プルームとして知られています。以下の画像は、2008年5月3日にチリ南部のチャイテン火山の噴火によって生成された灰プルームを示しています。このプルームはチリから始まり、アルゼンチンを横断し、大西洋上に数百キロメートルにわたって広がり、移動します。
火山灰の噴煙が火山の噴出口から遠ざかるにつれて、それを支えるためにガスが逃げ出すことはなくなります。支えられていない灰粒子が落下し始めます。最大の灰粒子が最初に脱落し、小さな粒子がより長く浮遊したままになります。これにより、アッシュプルームの下の地面にアッシュフォール堆積物が生成される可能性があります。これらのアッシュフォール堆積物は、一般に、ベントの近くで最も厚く、距離とともに薄くなります。このページには、1980年5月18日のセントヘレンズ山の噴火による灰の分布を示す地図が示されています。
灰畑は、灰プルームの放射性降下物によって地面が覆われている地理的領域です。下の画像は、2008年5月からチリ南部のチャイテン火山の東にある灰畑を示しています。灰の白い地被がはっきりと見えます。
灰畑： 2008年5月のChaitén火山の東の灰畑。拡大画像。
火山灰の影響
火山灰は、人、財産、機械、コミュニティ、環境に多くの危険をもたらします。これらのいくつかを以下に詳しく説明します。
人間の健康への影響：
灰の落下にさらされた人や、灰が落ちた後、ほこりの多い環境に住んでいる人は、多くの問題に苦しむことができます。呼吸器系の問題には、鼻や喉の刺激、咳、気管支炎のような病気、呼吸中の不快感が含まれます。これらは、高効率の防塵マスクを使用して削減できますが、可能であれば、灰への暴露を避ける必要があります。
灰にかなりのシリカが含まれている場合、長期的な問題には「珪肺症」として知られる病気の発症が含まれます。米国国立労働安全衛生研究所は、火山灰にさらされている人には特定の種類のマスクを推奨しています。気管支炎、肺気腫、または喘息などの問題にすでに苦しんでいる人は、曝露を避けるべきです。
乾燥した火山灰は湿った人間の目に付着し、小さな灰の粒子はすぐに眼の刺激を引き起こします。この問題は、コンタクトレンズを着用している人々の間で最も深刻です。いくつかの皮膚刺激は、アッシュフォール地域の人々によって報告されています。ただし、症例数とその重症度は低いです。
ノヴァラプタアッシュフォール： ノヴァラプタ火山周辺の風景の衛星画像。火山灰の等高線と1912年噴火の火砕流エリアが色付きの線で示されています。メリーランド大学グローバルランドカバーファシリティからのデータを使用したJ.アレン（NASA）による衛星画像。 B.コールによる地図作成、。より大きな画像。
農業への影響：
家畜は、人間について上記で説明したのと同じ目と呼吸器の問題を抱えています。灰が食物源を覆うと、放牧によって餌を食べる動物は食べることができなくなる可能性があります。灰に覆われた食物源から食べる人は、多くの病気に苦しむことがよくあります。降灰地域の農民は、動物に補助飼料を提供したり、避難させたり、早期屠殺に送ったりする必要があるかもしれません。
わずか数ミリメートルの降灰は、通常、牧草地や作物に深刻な損害を与えません。しかし、より厚い灰の蓄積は、植物や牧草地を損傷または殺す可能性があります。厚い堆積物は、微小植物を殺し、酸素と水の侵入を遮断することにより、土壌を損傷する可能性があります。これにより、土壌が無菌状態になります。
火山灰による被害： 濡れた降灰によって損傷した建物。 USGSイメージ。より大きな画像。
火山灰： 火山灰が航空交通に与える影響を説明するUSGSビデオ。
建物への影響：
乾燥灰は、新雪の密度の約10倍の重さです。建物の屋根に厚い灰が降ると、建物に過負荷がかかり、崩壊する可能性があります（画像を参照）。ほとんどの建物は、この追加の重量を支えるように設計されていません。
激しい降灰の直後、優先順位の高い仕事の1つは、建物の屋根から灰を取り除くことです。灰が取り除かれる前に雨が降ると、灰に吸収され、重量が増加します。湿った灰の密度は、新雪の密度の20倍です。
火山灰は、建物の側溝を埋め、ダウンスポイトを詰まらせる可能性があります。灰だけでも非常に重いことがあり、雨で濡れると、重さが家から雨どいを引くことがよくあります。水と組み合わされた灰は、金属屋根材に対して腐食性になる可能性があります。ウェットアッシュは導体でもあり、建物の外部電気要素の周りに蓄積すると、重傷や損傷につながる可能性があります。
エアコンや空調システムは、フィルターが詰まっている場合や、排気口が火山灰で覆われている場合、故障したり損傷したりする可能性があります。装置の可動部品は、研磨灰が間に入ると急速に摩耗する可能性があります。
アプライアンスへの影響：
微細な灰やほこりが建物に浸透し、機器に問題を引き起こす可能性があります。研磨灰は、電気モーター内の可動部に異常な摩耗を引き起こす可能性があります。掃除機、炉、およびコンピューターシステムは、大量の空気を処理するため、特に脆弱です。
火山灰による暗闇： 空気中の灰は日光を遮り、1日の途中で灰プルームの下を暗くすることができます。スーフリエールヒルズ火山、1997年の画像。USGS画像。より大きな画像。
通信への影響：
火山灰は、空中に送信される電波やその他の放送を妨害する電荷を持つことがあります。ラジオ、電話、およびGPS機器は、近くの噴火する火山と信号を送受信できない場合があります。灰は、通信をサポートするために必要な電線、タワー、建物、機器などの物理的施設にも損傷を与える可能性があります。
発電施設への影響：
火山灰は、発電施設のシャットダウンを引き起こす可能性があります。これらの施設は、灰による損傷を避けるために時々オフにされます。灰が取り除かれるまで、それらは下に残ることができます。これにより、不可欠な機器が障害から保護されますが、数百万人の電力サービスが中断されます。
車の火山灰 1991年のピナツボ火山の噴火後、フィリピンのクラーク空軍基地で。この駐車場は、噴火の東約25キロメートルにあり、約9センチの灰を受け取りました。 R.P. HoblittによるUSGS画像。より大きな画像。
陸上輸送への影響：
輸送に対する最初の影響は、可視性の制限です。灰は空気を満たし、日光を遮断します。日中は夜のように暗くなることがあります。灰は道路標示も覆っています。わずか1ミリメートルの灰は、高速道路の中心と基線を覆い隠すことがあります。
別の影響は車にあります。それらは、火山灰と灰を含む大量の空気を処理します。これは最初はエアフィルターによって捕捉されますが、すぐに圧倒されます。次に、研磨ダストがエンジンに入り、慎重に機械加工された部品を損傷し、小さな開口部を詰まらせます。
火山灰は車のフロントガラスにたまるため、ワイパーを使用する必要があります。ワイパーが使用されている場合、フロントガラスとワイパーの間の研磨材の灰が窓を傷つけ、場合によっては透けて見えないつや消しの表面を生成します。
道路を覆っている火山灰と火山灰は、トラクションを失う可能性があります。道路が濡れると、乾燥した灰は非常に滑りやすい泥に変わります。道路や道路は、溶けない雪が降ったかのようにシャベルで削らなければなりません。
フィリピンのAshfall層： A）サンバレス、サンナルシソの北のサントトマス川橋のセクション。通気口の西南西に32 km。レイヤーAは8 mmの砂サイズの灰です。層Bは4mmの大部分が微細な灰です。層Cの弱い通常のグレーディングと堆積物の表面に散在する粗い破片に注意してください。
B）ベントの南西10.5 kmのMarella川沿いの未整備道路のテフラ滝堆積物。層Aは、厚さ約4 cmで、粗い灰と細かいで構成されています。層Bは、いくつかの薄い灰の層で構成されています。層Cは33 cmの厚さで、これまでに見つかったクライマティックな軽石降下堆積物の最も厚い部分です。全体的に通常のグレーディングに注意してください。ただし、左上にある2 cmの軽石ラピラス。レイヤーDは、厚さ3〜4 cmの細かい灰の2つの層で構成され、水で再処理された軽質灰の層で分離されています。
C）Gumain川の北側、ベントの南東約9 kmの未整備道路上のテフラ堆積物。層Bは厚さ23 cmで、多数の傾斜灰層で構成されています。層Cは厚さ31 cmで、下部に2つのゾーンがあり、軽微な灰のコーティングが施されています。
D）ベントの東約15 kmのPasig川峡谷の河口のセクション。層Bは厚さ10 cm、層Cは厚さ約18 cmです。凝集力が増したために目立つ灰の多いゾーンに注意してください。 W.E.によるUSGS画像スコットとJ.J.メジャー。より大きな画像。
航空輸送への影響：
現代のジェットエンジンは、大量の空気を処理します。エンジンの前面に空気を引き込み、背面から排気します。火山灰がジェットエンジンに引き込まれると、灰の融解温度よりも高い温度に加熱されます。灰はエンジン内で溶け、柔らかい粘着性の製品がエンジン内部に付着する可能性があります。これにより、エンジンを通る空気の流れが制限され、飛行機に重量が追加されます。
火山灰は、いくつかの飛行機でエンジンの故障を引き起こしました。幸いなことに、パイロットは残りのエンジンで安全に着陸できました。今日、火山は噴火の兆候がないか監視されており、飛行機は空中浮遊灰を含んでいる可能性のあるエリアの周りを回っています。
空気中に浮遊している火山灰は、時速数百キロメートルで飛行する飛行機に研磨効果をもたらす可能性があります。これらの速度では、フロントガラスに衝突する灰粒子が表面をサンドブラストして、パイロットの視界を遮るつや消し仕上げにすることができます。また、サンドブラストにより、ノーズと翼とナビゲーション機器の先端の塗料とピット金属を除去できます。
空港では、道路で見られるのと同じ問題が滑走路でも発生します。滑走路のマーキングは灰で覆うことができます。飛行機は着陸および離陸時にトラクションを失う可能性があります。また、操作を通常に戻す前に、灰を除去する必要があります。
国際民間航空機関は、パイロットと航空管制官に火山の危険性を知らせ続ける必要性を認識しました。そのために、政府機関と協力していくつかの火山灰諮問センターを設立しました。これらのセンターは、火山活動を監視し、監視エリア内の灰プルームについて報告します。
火山灰： 火山灰が航空交通に与える影響を説明するUSGSビデオ。
給水システムへの影響：
給水システムは、降灰の影響を受ける可能性があります。コミュニティが川、貯水池、湖などの水源を利用している場合、落とされた灰は水源に浮遊物質となり、使用前にろ過する必要があります。研磨材の灰を懸濁させた水を処理すると、ポンプやろ過装置に損傷を与える可能性があります。
灰は、水の化学的性質に一時的な変化を引き起こす可能性もあります。水と接触する灰は、pHを低下させ、灰材料から浸出するイオンの濃度を増加させる可能性があります。これらには、Cl、SO4、Na、Ca、K、Mg、F、その他多数。
排水システムへの影響：
街の通りに落ちた灰は、すぐに雨水管systemシステムに入ります。灰分を含んだ下水が処理されると、懸濁した灰分が機器とフィルターに過負荷をかけ、ポンプとバルブに損傷を与える可能性があります。また、廃棄の問題にもなります。泥または灰のスラリーは、コンクリートに似た材料に硬化する可能性があります。
火山灰の計画
火山噴火を引き起こす可能性がある火山の近くまたは風下に位置するコミュニティは、火山灰の潜在的な影響を考慮し、それに対処し、その影響を最小限に抑える方法を計画する必要があります。警告なしに巨大な問題に直面するよりも、問題について教育を受けて事前に行動をとる方がはるかに簡単です。