Címlap
Belépés

Impresszum
Sigmasoft, Szekelyudvarhely

Archívum böngésző
« november 2017  
V H K Sze Cs P Szo
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30    

Le a mélybe - avagy lyuk a földben és a tudós szkepticizmusa

AKTUÁLIS: Tűzhányó blog - sze, 2013-10-16 12:29
Megkezdődött az őszi félév, közben szervezzük a következő heti programokat, 8 előadással képviseljük a frissen indult MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoportot a IV. Kőzettani és Geokémiai Vándorgyűlésen, készítjük elő a Jövő hídja rendezvény vulkánkitörését és új programokat állítunk össze a Kutatók éjszakájának Vulkán Napjára. Idő tehát rettentően kevés, pedig téma van bőven. A Tűzhányó blog Facebook csoportjának megígértem, hogy röviden írok a Bocca Nuova északi részén létrejött beszakadásos kráterről és az Etna 4 hónap nyugalom utáni feléledés jeleiről. Aztán, aztán jött egy újabb téma... Rövid időn belül második alkalommal keresnek meg egy olyan hírrel kapcsolatban, amelyet bár lehetett volna korábban gyorsan kommentálni, némileg tompítani, elmagyarázni a hátteret, azonban mégsem tettem, mert az értékes időt inkább másra osztottam be. A téma persze nem hagy hidegen, mert a tudomány és annak eredményeinek média tálalásáról van szó, azaz hogyan jelennek meg a tudományos eredmények a média világában? Haladjunk azonban sorrendben!
Az Etna ismét éledezik! Nyáron hagyott némi teret a turisztikai szolgáltatásoknak, nem rémisztette agyon az érdeklődő turistákat, nyugodtan tűrte a látogatókat, aztán szeptember elején úgy gondolta, hogy most már elég a szunyókálásból és mordult egyet. Szeptember 3-án, majd 5-én kidobott némi kőzúzalékot, kitisztítva a kürtőt, majd azóta időszakos lávatűzijáték kitörések zajlanak az Új Délkeleti Kráterben. Ez szép és izgalmas, azonban a szakembert sokkal inkább lázba hozza a Bocca Nuova kráterében zajlott események. Szeptember 7-én, az éppen a csúcsrégióban bóklászó Marco Tomasello túravezető arra lett figyelmes, hogy a Bocca Nuova kráter északi részén egy jókora üreg tátongott. A kráter alja az elmúlt hónapokban már lassan süllyedt azonban a mélyedés hirtelen alakult ki. Ezt beszakadásos kráternek nevezik, ami nem vulkánkitörés során alakul ki.

Az Etna Bocca Nuova kráterében létrejött beszakadásos kráter (balra) és annak helye egy 2013. június 10-én készült fotón (jobbra). Forrás: EtnaWalk

A beszakadásos kráterek létrejötte sok találgatásnak adott helyet. Többen úgy vélték, hogy a tápláló csatornában visszahúzódó magmatest felett keletkezett üreg omlik be. Azonban Chris Okubo és Stephen Martel vizsgálatai érdekes felvetéssel szolgáltak. A hawaii beszakadásos krátereket elemezve úgy találták, hogy azok szorosan kötődnek szerkezeti elemekhez, mint például a riftzónákhoz. Modelljük szerint ezek úgy alakulnak ki, hogy az akár több kilométer mélyen lévő üregek lassan felfelé vándorolnak úgy, mint a buborék az ásványvízben. A VolcanoWorld magyarázó ábráján a C betű egy 2-3 km mélyen lévő törést, magmacsatornát, arra merőleges vetületet jelent. Az üreg felett beomlik a kőzettest, ezzel az üreg egyre feljebb mászik, mígnem eléri a felszínt és ott egy kör alakú, meredek falú beszakadás alakul ki. A hawaii beszakadásos kráterek esetében ez a modell úgy tűnik működik, de ne feledjük a természet sokszínűségét, nem feltétlenül biztos, hogy mindenre ugyanazt a modellt lehet ráhúzni. Egy izgalmas kérdés, vajon mit jelent a Bocca Nuova kráterében létrejött beszakadásos kráter. Ezt talán a következő napok, hetek vagy hónapok eseményei válaszolják meg!

A beszakadásos kráter létrejötte a néhány kilométer mélyen kialakult üreg felfelé mozgásával. Forrás: VolcanoWorld

Figyelemre méltó, hogy mindeközben 4 hónap csend után újra vulkáni működés figyelhető meg az Etna csúcsterületén élvő kráterekben. Az elmúlt napokban szórványos stromboli-típusú lávatűzijáték kitörések zajlottak az Új Délkeleti Kráterben. A vulkanológus természetesen figyel, mint a horgász, amikor kapás van: ez valamit jelenthet! Azonban jelenleg még nem tudni ez vajon egy újabb vulkáni kitörési fázis előjátéka vagy az úszó mozgása abbamarad és a hal továbbáll... A figyelem viszont jogos, mert ki tudja?...

Ismét lávatűzijáték az Új Délkeleti Kráterben. Forrás: Marco Restivo, EtnaWalk

Nos, merüljünk tovább a mélybe! Mit jelent a szakember szkepticizmusa? Talán kérdezhetik, miért nem szólaltam meg, amikor a média tele van a tűzhányókról szóló bombasztikus hírrel: megtalálták a Naprendszer egyik legnagyobb vulkánját, avagy felfedezték a világ legnagyobb vulkánját, sőt mi több megtalálták a Föld legnagyobb vulkánját és jaj, bizony eljött a nap, amikor előkerült a világ legnagyobb vulkánja (hogy hol a búbánatban volt eddig, hogy nem találtuk...)!! Remek, nos akkor kérem szépen hol vannak a vulkanológusok és miért nem gyújtanak örömtüzet e nagy felfedezés kapcsán, miért nincs velük a híradó, hogy akkor most hogyan változik meg a világ e nagy felfedezés kapcsán? Miért nem írt erről egy árva szót sem a Tűzhányó blog?
Hölgyek és urak! A kutatók szkeptikusak! A kutatók többsége olyan, akik állandóan gyűjtik a megfigyeléseket és adatokat, hogy abból aztán következtetést vonjanak le, modellt alkossanak. Az adatok, a megfigyelések fontosak - ezek a téglák. A modell, maga a ház. Ha a téglák nem megfelelőek, akkor a ház összeomolhat. Ezért jól meg kell építeni a házat, ezért jól alá kell támasztani a tudományos modellt - ez a mi életünk. A tudós élete az örök szkepticizmus - vajon minden tégla a helyén van, vajon állni fog a ház? Kell még gyűjteni újabb adatot, kell még újabb adag tégla a házhoz? Persze sokakat nem érdekelnek a téglák, csak a ház álljon, csak az a fontos! Hú, de ragyogóan néz ki, milyen merész! Aztán ki tudja meddig áll - sőt kit is érdekel egy idő múlva... Mi szakemberek, legalábbis a többség, igyekszünk időtálló házat építeni, jól megválogatni a téglákat, akár úgy, hogy megvitatjuk másokkal, vajon ez biztos jó helyen lesz, ez az ami kell nekünk? Olyan modelleket igyekszünk alkotni, amire akár lehet tovább is építkezni. Hát akkor mi is a baj ezzel az "óriási vulkánnal". Nos az, hogy nem látjuk benne a téglákat! A ház jól néz ki, eladható, sokan rámozdulnak, de vajon állni fog-e tartósan? Szerencsére nem vagyunk egyedül. Erik Klemetti és Dougal Jerram, kiváló vulkanológus kollégáim is megszólaltak e témában, azonban talán nem véletlenül nem őket idézve jelennek meg a médiahírek, mert kiderül a ház talán nem is olyan szép, mint ahogy mondják...


Ez a Föld legnagyobb tűzhányója? Jól néz ki, de biztos?.... Forrás: Sager és munkatársainak tanulmánya

William Sager és munkatársainak következtetései, amit a Nature Geoscience folyóiratban publikáltak természetesen figyelem felkeltők. Azonban korántsem hívnám jól megalapozott modellnek, inkább spekulációnak, jó esetben hipotézisnek. Mi a gond vele? Egyrészt a tanulmány írói messze nem támasztják alá, hogy valóban egyetlen hatalmas vulkánt találtak. Nem tudni, hogy mennyi idő alatt épült fel ez az irtózatos mennyiségű lávaösszlet, nincs bizonyíték arra, hogy ez egyetlen kürtőből származott, azaz semmi alapja nincs annak, hogy ez valóban egyetlen tűzhányó... Sőt, a megállapítás ellentmond annak, amit ismerünk a hatalmas kiterjedésű kontinentális platóbazalt területekről. Ott úgy gondoljuk, hogy a lávaöntés hosszú repedések, hasadékok mentén zajlott és aztán mindent elborított a többszáz méter vastag lávatakaró. A víz alatt persze sok minden másként történik. Az biztos, hogy ekkora mennyiségű lávatömeg kialakulásához az kell, hogy nagyon nagy intenzitással törjön a felszínre a bazaltos magma. Vélhetően azonban ez nem egyetlen egy ponton, nem egyetlen egy kürtőn keresztül történhet, hanem hosszabb, akár több tíz kilométer hosszan megnyíló hasadékok mentén. Így sokkal inkább elérhető az a kitörési intenzitás (adott idő alatt felszínre kerülő magmamennyiség), ami ahhoz kell, hogy ilyen vastag és ilyen kiterjedésű lávatömeg kialakuljon. Természetesen mindez nem jelenti azt, hogy Sager és csapata hiábavaló munkát végzett! Sőt, munkájuk úttörő kezdeményezés! Nagyon keveset tudunk ugyanis ezekről a hatalmas víztömeg alatt húzódó kiterjedt, a kontinentális területen lévő, azaz a szibériai vagy a Parana és Etendeka platóbazalt területekkel vetekedő vulkáni térségekről. Hogyan alakultak ki, hogyan épülnek fel? - ezek a kérdések valóban megdobogtatják a vulkanológus szívét! Addig is azt kell mondanunk, hölgyek és urak, a ház még nincsen kész, azonban a téglák, amiket rakunk egymásra nagyon fontos lépcsőfokok a megismerés ösvényén - kísérjék figyelemmel munkánkat, mert ebből egy remek ház lehet! Csak idő előtt el ne kiáltsuk!

Európa földrengés veszélyeztetettsége. Az ábra a maximális vízszintes gyorsulás értékeket mutatja. 0.2-0.5 érték nagyjából megfelel 6-os magnitúdójú földrengésnek az alapkőzet mínőségétől függően. Forrás: SHARE projekt

Botorság, mertem nem sokkal korábban mondani - és megint az a fránya szkepticizmus! Néhány hete az borzolta fel a kedélyeket, hogy a francia Le Monde lapban közölték: Minden eddiginél nagyobb földrengések várhatók Európában a következő évtizedekben! Igen, ezt egyetlen szóval reagáltam le a Kossuth rádió riporterének. Mert senki nem tudja megjósolni, mi több előre jelezni, hogy a jövőben mekkora földrengések és hol pattannak ki!!! A kategorikus állítás viszont veszélyes, mivel félelmet kelthet. Romániában, de Törökországban is nagy ijedelem fogadta a hírt. Déli szomszédunknál még egy lapáttal is rátettek: szakértőkre hivatkozva már ebben az évben nagy földrengést jeleznek előre a Vráncsa térségben. Botorság ilyet állítani, még akkor is ha van valamennyi esélye, hogy ez valóban bekövetkezik. De mikor, hol és mekkora lesz ez a rengés? Ez az, amit senki nem tud megválaszolni! Félelemkeltés? Nos, maga a térkép nem újdonság a szakember számára. Ismerjük hol vannak a földrengés veszélyeztetett területek és azt is tudjuk mi ennek az oka. A tanulmány eredménye nem ebből a szempontból fontos. Nem azzal kell ijesztgetni a jó népet, hogy nagy eséllyel a következő évtizedekben a történelmi időket meghaladó erősségű földrengések söpörnek végig Európán! Az üzenet az, hogy igen, tudomásul kell venni, hogy vannak földrengés veszélyeztetett területek és ott erre fel kell készülni. Sosem lehet tudni, mikor jön az a nap! De felkészülni lehet! Leginkább tájékoztatással, gyakorlással, földrengésbiztos épületekkel.
Hölgyek és urak, sose feledjük: a lényeg a részletekben van! Nem biztos, hogy az annyira figyelem felkeltő, nem biztos, hogy az annyira ragyogó házat mutat! De a téglák! Igen, a téglák azok, amik a házat hosszú életűvé teszik!

Merre tovább, vulkanológia? A 21. század kihívásai - cikkajánló

AKTUÁLIS: Tűzhányó blog - sze, 2013-10-16 12:29
2013. július 1-vel új időszámítás kezdődött a vulkanológiai csoportunk számára. Eredményes pályázat után megkezdte működését 7 szakemberrel az MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport, amely lehet talán mondani - robbanásszerű kitöréssel rajtolt! Júliusban az OzoneNetwork egyik műsorában a Vulkánok működése volt a központi téma, majd Kapolcson, a Művészetek Völgye program keretében a Bakony-Balaton Geopark szervezésében alakult meg ismét egy vulkán obszervatórium, hogy az interaktív vulkán-show műsor végén, mindenki szeme láttára, az előrejelzésnek megfelelően látványos tűzhányókitörés zárja az előadást. Két hónapon belül, ezek mellett, 2 tudományos tanulmány végére tettünk pontot és kerültek ezek elfogadásra rangos nemzetközi szakfolyóiratokban (az egyik már online elérhető). Megjelent egy ismeretterjesztő cikk a Természet Világa hasábjain, és már olvasható az MTA folyóiratában, a Magyar Tudományban egy tanulmány a vulkanológia 21. századi új kihívásairól (a cikk pdf formátumban is letölthető).
Merre tovább vulkanológia? Hol a helye társadalmunkban, mi lehet a szerepe a jövőben, segít-e pénzt teremteni, segít-e emberéleteket, javakat megvédeni? Nos, e tanulmányban mindezekre igyekszek választ adni, nem tagadva, saját felfogásomban. A vulkanológia olyan természeti folyamatot kutat, amely a Föld kialakulása óta, azaz mintegy 4,6 milliárd éve formálja bolygónkat. A vulkáni kitörések közvetlen és szoros kölcsönhatásban vannak a környezettel, befolyásolják az élővilágot, átalakítják a felszíni formákat, módosítják a klímát, kihatnak társadalmi folyamatokra. Nincs kétség afelől, hogy ez a jövőben is így lesz. A tudományág 20. századi jelentős fejlődésében nagy szerepet játszottak a tragikus, sokezer halálos áldozattal járó vulkánkitörések (például a Mt. Pelée 1902-es, a Mt. St. Helens 1980-as, a Nevado del Ruiz 1985-ös kitörése). Nagy kérdés, hogy ez vajon így lesz-e a 21. században is? Kell-e majd egy újabb tragikus esemény, ami a vulkanológiai kutatás szerepét, fontosságát megerősíti, ami nagyobb anyagi támogatást indít el a döntéshozók felől? Két évvel ezelőtt, egy viszonylag kis vulkánkitörés komoly társadalmi hatása már ráirányította a figyelmet arra, hogy modern, technológiailag fejlett társadalmunk bizony sebezhető a természeti folyamatokkal szemben, és ez csupán egy jótékony, baráti figyelmeztetés volt. De vajon ki emlékszik már erre?

Vulkánturizmus aktív tűzhányón (balra, Vezúv) és Magyarországon (jobbra, Ság Vulkánösvény, Kemenes Vulkánpark)

Mit adhat a vulkanológia a 21. század társadalmának? Bármilyen meglepő, de akár komoly anyagi hasznot, akár kis és nagyobb térségek gazdasági megerősödését! A tematikus turizmus, ezen belül a geoturizmus és a vulkánturizmus egyre dinamikusabban fejlődő terület. Rövidesen megjelenik Patricia Erfurt-Cooper szerkesztésében egy remek könyv (Volcanic Tourist Destinations - benne a Kárpát-medence vulkanológiai természeti látványosságaival!), ami a korábbi Volcano Tourism c. könyv folytatása. Van-e létjogosultsága a vulkánturizmusnak? Visszafogott becslések szerint is évente közel 150 millió ember látogat el vulkáni területre. Ahova pedig turisták érkeznek, ott pénzt költenek, ott további látnivalókat is szívesen felkeresnek! Vulkánturizmust azonban nem csak aktív vulkáni területen lehet elérni. A turisztikai szolgáltatások egyre több helyen épülnek a vulkáni örökségre, azaz egykor működött tűzhányók természeti szépségére és a vulkáni működés modern eszközökkel való bemutatására. Geoparkok, vulkánparkok, vulkánmúzeumok - ezekben most már a Kárpát-medencében sincs hiány! Két geoparkunk is alapvetően a vulkanológiai értékekre építve kezdte meg működését és 2013-ban, ha nem is úgy, ahogy azt korábban megálmodtam, de mégis megnyitotta kapuit a Kemenes Vulkánpark.

Az elmúlt 1500 év nagy vulkánkitörései, amelyek nyomot hagytak a grönlandi vagy antarktiszi jégtakaróban, azaz globális hatásúak voltak

A vulkanológia társadalmi szerepe kapcsán azonban sokkal inkább a tűzhányó kitöréseket előrejelző, az emberéleteket, anyagi javakat óvó tevékenység jut sokaknak eszébe. Az elmúlt évszázadban e területen is hihetetlen nagy előrelépés történt és további fejlődés várható a következő évtizedekben is. Mindennek ellenére szinte biztosan nem érhetjük el azt a pontot, amikor hátradőlhetünk és azt mondhatjuk: képesek vagyunk előre jelezni vulkánkitöréseket és ezzel védőernyőt tarthatunk sok millió ember fölé. Ez a munka azonban nem haszontalan, bizonyítja ezt számos eset, legutóbb 2010 őszén az indonéziai Merapi kitörését előrejelző és ezzel több ezer vagy akár több tízezer lakos életét megmentő pontos vulkanológiai munka. Tudni kell a határokat, tudni kell az előrejelzés bizonytalanságát, tudni kell a szakembereknek megfelelően átadni az ismereteket, és akkor lehet eredmény! Márpedig ma már több mint 600 millióan, azaz a Föld lakosságának közel 10%-a él olyan tűzhányó közelében, amelynek kitörése be nem látható katasztrófát okozhat, olyat, amilyen még nem történt az emberiség történelmében! Tanulmányomban részletesen írok arról, hogy mekkora anyagi kárt okoztak az elmúlt évtizedek nagy vulkánkitörései, milyen társadalmi hatásaik vannak a globális hatású vulkáni működéseknek, milyen kapcsolat van a vulkánkitörések és a klímaváltozás között, milyen új előrejelzési lehetőségek vannak, amelyek segítik a szakemberek munkáját és hogyan igyekeznek feltárni vulkanológusok a vulkáni kitörések okait.

Következtetések a vulkáni kitörés előtti folyamatokra: az információk a vulkáni kőzetekben vannak! A kristályok évgyűrűhöz hasonló összetételi zónássága utal a magmakamrában megváltozó körülményekre. A kőzettani vulkanológia, mint egy detektívmunka segíti a vulkánkitörések előtt a mélyben zajló folyamatok, a kitörések mozgatórugóinak rekonstruálását.

Hogyan zajlik le egy vulkáni kitörés? Robban vagy ömlik a magma? Mennyi idő telik el a magmatározó friss magmával való feltöltődése és a vulkánkitörés között, milyen gyorsan emelkedik fel a magma? Ezek alapvető megválaszolandó kérdései a vulkáni veszély előrejelzésének. A választ a vulkáni kőzetek, a bennük lévő kristályok hordozzák, amelyek oly mértékben tartalmazzák a képződési körülményekről az információkat, mint a fák évgyűrűi a környezeti változásokról. Egy adott vulkán korábbi működése során keletkezett képződményei fontos tanúi a mélyben zajló eseményeknek, és vallatásukkal képet kaphatunk a jövőben esetleg várható eseményekről, illetve általánosan is következtethetünk a vulkáni működés okaira. A kristályfelbontású kőzettani-geokémiai és vulkanológiai kutatások, amit kőzettani vulkanológiának nevezhetünk, az elmúlt években feltűnést keltő eredményeket hoztak. A kutatások e frontvonalában lévő kérdések megválaszolásához a hazai vulkanológiai vizsgálatok is jelentékeny módon hozzá tudnak járulni, többek között ez vezérli munkánkat a frissen indult MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoportban. Nagy megtiszteltetés és egyben felelősség is, hogy a vulkanológiai kutatásaink elismerést kaptak, igyekszünk a jövőben is ennek szellemében dolgozni! Ehhez szervesen kapcsolódnak ismeretterjesztő tevékenységeink is. Legközelebb, szeptember 21-én ott leszünk a budapesti Jövő Hídja rendezvényén egy nagy durranással járó előadással jelenünk meg és természetesen ismét lesz Vulkán nap a szeptember 27-i Kutatók Éjszakája rendezvényen is az ELTE Lágymányosi Campusán és a budapesti főhelyszíni rendezvényen!

A Hónap Vulkán Képe: az alaszkai Veniaminof vulkán

AKTUÁLIS: Tűzhányó blog - sze, 2013-10-16 12:29
Az izgalmas vulkánkitörések sokszor távoli vidékeken zajlanak, ahol a tűzhányók nem nagy népsűrűségű területeken alakulnak ki és így kisebb veszélyt jelentenek. Ezekről kevesebbet tudunk, ezek a vulkánkitörések ritkábban jelennek meg a hírmorzsák között. A kamcsatkai Tolbacsik kitörése például tavaly november vége óta szakadatlan zajlik látványos lávaömléssel és talán csak most tűnik úgy, hogy esetleg a vége felé tart. A kamcsatkai vulkáni ívre merőlegesen húzódik az Aleuti-szigetív, ahol az Alaszkai-félszigetre felnyúlva közel 100 aktív tűzhányó található. Közéjük tartozik a Veniaminof vulkán, amely június 13. óta a narancs riasztási fokozaton áll (ez alapvetően folyamatos vulkáni működést jelent). Az alaszkai vulkánokról ritka a tiszta kép, mivel többnyire sűrű felhőbe burkolóznak, azonban augusztus közepén az AVO (Alaska Volcano Observatory) munkatársainak sikerült kihasználni a szokatlanul tiszta időt és remek fotókat készítettek. Ebből választottuk ki - tisztán szubjektív szempontok alapján - a hónap vulkán képét, íme:

A Hónap Vulkán Képe: Veniaminof tűzhányó kitörésben. Fotó: G. McGimsey, AVO

A képen a 8x11 km átmérőjű, jéggel borított kalderában kialakult salakkúp látható. A salakkúp tetején lévő kis kúp alakú kiemelkedés a legfrissebb vulkáni működés eredménye. A kürtőből sötét vulkáni hamu áramlik ki, miközben a tűzhányó oldalában láva ereszkedik le a hóval és jéggel kitöltött, szürke hamuval fedett kaldera belsőbe. A lefelé nyomuló forró láva felolvasztja a jeget, aminek következtében fehér gőzfelhő emelkedik fel, miközben a megolvadó jégtest az olvadás következtében zsuorodik, behorpad és a kontaktus körül karéjos törések alakulnak ki.
A nyári kitörésről további különleges képek is készültek, következzen tehát a "királynői kíséret":

A Veniaminof nyári (augusztusi) kitörésének további remek fotói. Fotók: G. McGimsey, AVO (fent), alul balra: NASA, alul jobbra: G. McGimsey, AVO

A Veniaminof vulkán nevét Ivan Popov Veniaminov, orosz ortodox misszionáriusról kapta, akinek nagy szerepe volt az aleuti nyelv és néprajz leírásában. A tűzhányó Alaszka egyik legmagasabb vulkánja, széles kalderája mintegy 3700 évvel ezelőtt alakult ki egy hatalmas robbanásos kitörés következtében. Azóta a vulkáni működés a beszakadásos kaldera belsejében zajlik. A képen is látható salakkúp már 300 méter magasra emelkedik ki a jégmezőből. Az AVO legfrissebb jelentése szerint a vulkáni működés továbbra is tart. A kitörést sötét vulkáni hamufelhőt eredményező robbanásos kitörések és lávaöntés jellemzi.

Hamuval borította be Kagoshimát a Sakurajima erőteljes robbanása

AKTUÁLIS: Tűzhányó blog - sze, 2013-10-16 12:29

A Kagoshima Local Meteorological Observatory által készített kép a Sakurajima fölé tornyosuló kitörési felhőről (forrás: Baltimoresun.)

Úgy tűnik, alig várta a Sakurajima, Japán és a Föld egyik legaktívabb tűzhányója, hogy véget érjen a IAVCEI konferencia - a vulkanológusok legfontosabb találkozója - az alig 10 km-re lévő Kagoshimában. Miután minden lenyugodott körülötte és nem meredt rá több száz vulkanológus szeme nap mint nap, úgy döntött végre elengedheti magát és fújhat egy nagyot. A tűzhányó örömében az elmúlt évek legerőteljesebb robbanását mutatta be múlt vasárnap délután (2013. 08. 18.). A robbanás a 2009-óta hiperaktív Showa kráterben történt. A kitörési felhő 5 km magasra emelkedett, a "The Japan News" írása szerint 1955-óta ez volt a legmagasabb kitörési felhő, amely a Showa kráterhez kötődik. A robbanás ereje fél méter átmérőjű bombákat repített 1.3-1.8 km távolságba. A kitörés során a tűzhányó oldalán egy  piroklaszt sűrűség ár zúdult le, amely 1 km távolságba jutott.A hamufelhőt a szél nyugati irányba sodorta, így nem sokkal a robbanás után Kagoshima fölé érkezett és a szép, napfényes égbolt hamarosan elsötétedett, ahogy a várost belepte a sűrűn hulló vulkáni hamu. Gomolygó hamufelhő közeledik Kagoshima fölé. (forrás: Kazuhiro Shiozaki)A hamuhullás elsősorban a vasúti közlekedésben okozott fennakadást. Az emberek a szájukat és orrukat eltakarva, esernyővel közlekedtek az utcán, hogy megvédjék magukat az apró szemű vulkáni hamutól. A vulkáni hamu nem csak azért veszélyes, mert 2 mm-nél kisebb szemcsékből áll, hanem azért is mert jórészt üvegessé dermedt kőzetolvadék alkotja. Tehát olyan mintha apróra zúzott üvegport lélegeznénk be. Az autóvezetők felkapcsolták a fényszóróikat a rossz látási viszonyok miatt, és néhányan azt nyilatkozták, hogy olyan érzés volt vezetni, mint amikor egy téli estén sűrűn hullik a hó - írta a The Japan times. Hétfőn elkezdték megtisztítani a várost, a munkálatok napokig eltartanak. A Sakurajimán az elmúlt években ritkán tapasztaltak ekkora kitörést, de a történelmi idők során jóval erőteljesebb kitörések is történtek már. Az elmúlt évszázadból az 1914-es kitörést érdemes kiemelni, ami VEI 4-es erősségű volt és Japán egyik leghevesebb vulkánkitöréseként tartják számon a történelmi időkben feljegyzettek közül. Akkor 10 km magasra emelkedett a hamufelhő a kitörés első fázisában és még 20 km-re a tűzhányótól is kb. 1 m vastagon fedte be a tájat a sűrűn hulló hamu. A kitörést jelentős láva effúzió is kísérte. A felszínre nyomult láva feltöltötte a korábbi vulkáni sziget és az Oosumi félsziget közötti 400 m széles csatornát, így a Sakurajima összekapcsolódott a szárazfölddel. A mostani robbanás tehát főként a kedvezőtlen széljárás miatt keltett nagy figyelmet és jól példázza, hogy egy vulkáni skálán mérve kisebb kitörés is milyen jelentős nehézségeket okozhat.A kitörésről számos kép készült, érdemes megnézni az Alex által javasolt oldalt, ahol különböző irányból készült webkameraképeket közölnek a kitörésről, amelyek szépen mutatják a piroklaszt sűrűség árat. A kitörésről készül jelentés szintén elérhető és a képek miatt azt is érdemes megtekinteni. Rengeteg képet tettek közzé a twitteren is. A videó összefoglalók jól érzékeltetik milyen állapotok uralkodtak a hamuhullás során Kagoshimában.







A Kagoshimára telepedő sűrű, fullasztó vulkáni hamufelhőn épp csak átszüremkedik a napfény (forrás: Twitter).





További képek a kitörési felhőről és a vulkáni hamuval borított Kagoshimáról:
 
Forrás: Kagoshima Local Meteorological Observatory felvétele, újra közölte a businessinsider. forrás: twitter
Forrás: twitterForrás: wakamiya/twitter
Forrás: wakamiya/twitter
Forrás: twitterForrás: twitter
Forrás: inhabithouseForrás: twitter








A Paluweh (Rokatenda) vulkán tragikus kitörése

AKTUÁLIS: Tűzhányó blog - sze, 2013-10-16 12:29
Augusztus 10-én, hajnalban az indonéziai Paluweh (más néven Rokatenda) tűzhányón a 2012. októbere óta megszokott kitörés zajlott, azonban ezúttal a vulkáni működés tragikus kimenetelű volt. A robbanásos kitöréshez ezúttal izzó gázokból, vulkáni kőzetdarabokból és vulkáni hamuból álló piroklaszt-ár is kapcsolódott, ami nagy sebességgel rohant le a vulkán oldalán és legalább 5 ember (3 felnőtt és 2 gyerek) halálát okozta a tengerparton. Elmenekülni esély nem volt, mivel ez a legveszélyesebb vulkáni kitörési folyamat előre nem jelezhetően történik és nagyon gyorsan zajlik. Aki pedig bekerül egy ilyen izzófelhőbe, az pillanatok alatt elveszti életét!

A Palue szigeten található Paluweh tűzhányó 2013. február 12-én készült űrfotója. A képen jól látható, hogy a sziget déli oldala a legveszélyesebb és itt piroklaszt-ár (pyroclastic flow) friss üledéke is felfedezhető. Fotó: NASA

A tűzhányó egy kicsiny (8 km széles) szigeten, Palue szigetén található Flores szigete közelében. A szigeten mintegy 10 ezer ember él, az elmúlt év októbere óta zajló vulkáni kitörések következtében azonban már több százan hagyták el otthonukat. Bár az ismétlődő kitörések miatt egy 3 km széles veszélyzónát alakítottak ki az indonéz vulkanológusok, a helyiek sokszor nem vesznek tudomást erről. Ez a tragikus eset is a tiltott veszélyzónában történt... A tűzhányó pedig valóban a veszélyes, kiszámíthatatlan vulkánokhoz tartozik. A tűzhányót több lávadóm, azaz nehezen kitüremkedő lávából kialakult kúp alakú vulkáni forma együttese alkotja. 900 méter széles kráterében jelenleg is zajlik lávadóm kitüremkedés. Az ilyen lávadóm sok esetben eldugaszolhatja a kürtőt, ami erőteljes robbanásos kitörést okozhat és ehhez nem ritkán kapcsolódhat piroklaszt-ár is. Hasonlóan erőteljes és nagyon veszélyes, piroklaszt-árak lezúdulásával járó kitörés történhet akkor is, amikor ennek a lávadómnak a meredek, instabil oldala hirtelen leomlik (ilyen történt például augusztus 5-én). Vélhetően egy ilyen vulcanoi-típusú kitörés zajlott most is, ami mintegy 4 órán keresztül tartott. A vulkáni hamufelhő mintegy 2 km magasra emelkedett, azonban az ebbe bekerülő izzó lávakőzet darabok miatt a kitörési felhő hirtelen olyan tömegű lett, ami már nem tudott felemelkedni, hanem összeroskadt és a vulkán oldalán zúdult le.

A Paluweh tűzhányó 2013. augusztus 10-i halálos piroklaszt-árja. Fotó: AFP Getty Images



Második KMDSZ-fórum Verespatakról

Think Outside the Box - sze, 2013-10-16 12:29
A Kolozsvári Magyar Diákszövetség (KMDSZ) második alkalommal szervez vitafórumot Verespatak kapcsán, szerdán 19:00 órától a ...

Ha egészséges vagy, fölösleges D-vitamint szedned?

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Fotó: Demonsub via flickr Kétségbe vonta a D-vitamin csontvédő hatását egészséges emberek esetében egy új, átfogó ...

Az antarktiszi ózonlyuk miatt melegedhet Afrika déli része

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Az Antarktisz feletti szezonális ózonlyuk lehet a felelős az Afrika déli részét két évtizede sújtó ...

Az ősember is újrahasznosított?

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Az újrahasznosítás gyakorlata több száz ezer éves, az ősemberek eltették és újra felhasználták a ...

Ismét Verespatakért tüntettek a kolozsváriak, de egyre kevesebben teszik

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Kifullad-e a mozgalom, vagy csupán enyhül, hullámvölgybe került? A kérdés nyitott (lehet válaszolni), mindenesetre a ...

A Monsanto kapta a “mezőgazdasági Nobel-díjat”

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
GMO-ellenes tüntetők. Fotó: occupyreno_media via flickr A Monsanto igazgatója és két másik, a biotechnológia területén ...

Budapesti Víz Világtalálkozó: ivóvizet mindenkinek!

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Nyilatkozatot fogadtak el a Budapesti Víz Világtalálkozó résztvevői, amelyben kiemelik: a fenntartható fejlődéshez garantálni kell ...

Megmentené az Aral-tavat Közép-Ázsia öt országa

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Fotó: Mircea Struteanu via The Borat Project A nemzetközi jog alapján kell rendezni a vízügyi vitákat, ...

2050-re a világ lakosságának 40%-a szenved majd vízhiányban

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Fotó: B.D.T. Akár kétmilliárdra is nőhet 2030-ra azoknak a száma, akik nyomornegyedekben élnek, 2050-re pedig a ...

Így ugrik a nyakadba egy oroszlán (videó)

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
Egy afrikai vadasparkban lefilmezték, amint gondozóját üdvözli egy hím és egy nőstény oroszlán. Szemmel látható, ...

Mit tehetsz, ha sérült madarat találsz?

Think Outside the Box - k, 2013-10-15 11:19
“Törött szárnyú sirályfióka evickél a homokban a tengerparton, strandolók közömbös tekintete kíséri. Tűz a nap, ...

Magyarázó Magyarország 1:100 000-es földtani térképéhez

Földtan.lap.hu szemle - p, 2013-09-27 23:12

Új link került fel a következő dobozba: Magyarország földtana. Ezen a néven: Magyarázó Magyarország 1:100 000-es földtani térképéhez.

Geotúra vezetői tanfolyam indul

Földtan.lap.hu szemle - sze, 2013-08-28 08:36

Új link került fel a következő dobozba: Földtani hírek. Ezen a néven: Geotúra vezetői tanfolyam indul.

Aktív vulkánok (angol)

Földtan.lap.hu szemle - cs, 2013-08-22 06:49

Új link került fel a következő dobozba: Vulkánok. Ezen a néven: Aktív vulkánok (angol).

Exploring grain settling with Python

Grain settling is one of the most important problems in sedimentology (and therefore sedimentary geology), as neither sediment transport nor deposition can be understood and modeled without knowing what is the settling velocity of a particle of a certain grain size. Very small grains, when submerged in water, have a mass small enough that they reach a terminal velocity before any turbulence develops. This is true for clay- and silt-sized particles settling in water, and for these grain size classes Stokes’ Law can be used to calculate the settling velocity:

where R = specific submerged gravity (the density difference between the particle and fluid, normalized by fluid density), g = gravitational acceleration, D is the particle diameter, C1 is a constant with a theoretical value of 18, and the greek letter nu is the kinematic viscosity.

For grain sizes coarser than silt, a category that clearly includes a lot of sediment and rock types of great interest to geologists, things get more complicated. The reason for this is the development of a separation wake behind the falling grain; the appearance of this wake results in turbulence and large pressure differences between the front and back of the particle. For large grains – pebbles, cobbles – this effect is so strong that viscous forces become small compared to pressure forces and turbulent drag dominates; the settling velocity can be estimated using the empirical equation

The important point is that, for larger grains, the settling velocity increases more slowly, with the square root of the grain size, as opposed to the square of particle diameter, as in Stokes’ Law.

Sand grains are small enough that viscous forces still play an important role in their subaqueous settling behavior, but large enough that the departure from Stokes’ Law is significant and wake turbulence cannot be ignored. There are several empirical – and fairly complicated – equations that try to bridge this gap; here I focus on the simplest one, published in 2004 in the Journal of Sedimentary Research (Ferguson and Church, 2004):

At small values of D, the left term in the denominator is much larger than the one containing the third power of D, and the equation is equivalent of Stokes’ Law. At large values of D, the second term dominates and the settling velocity converges to the solution of the turbulent drag equation.

But the point of this blog post is not to give a summary of the Ferguson and Church paper; what I am interested in is to write some simple code and plot settling velocity against grain size to better understand these relationships through exploring them graphically. So what follows is a series of Python code snippets, directly followed by the plots that you can generate if you run the code yourself. I have done this using the IPyhton notebook, a very nice tool that allows and promotes note taking, coding, and plotting within one document. I am not going to get into details of Python programming and the usage of IPyhton notebook, but you can check them out here.

First we have to implement the three equations as Python functions:

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt rop = 2650.0 # density of particle in kg/m3 rof = 1000.0 # density of water in kg/m3 visc = 1.002*1E-3 # dynamic viscosity in Pa*s at 20 C C1 = 18 # constant in Ferguson-Church equation C2 = 1 # constant in Ferguson-Church equation def v_stokes(rop,rof,d,visc,C1): R = (rop-rof)/rof # submerged specific gravity w = R*9.81*(d**2)/(C1*visc/rof) return w def v_turbulent(rop,rof,d,visc,C2): R = (rop-rof)/rof w = (4*R*9.81*d/(3*C2))**0.5 return w def v_ferg(rop,rof,d,visc,C1,C2): R = (rop-rof)/rof w = ((R*9.81*d**2)/(C1*visc/rof+ (0.75*C2*R*9.81*d**3)**0.5)) return w

Let’s plot these equations for a range of particle diameters:

d = np.arange(0,0.0005,0.000001) ws = v_stokes(rop,rof,d,visc,C1) wt = v_turbulent(rop,rof,d,visc,C2) wf = v_ferg(rop,rof,d,visc,C1,C2) figure(figsize=(10,8)) plot(d*1000,ws,label='Stokes',linewidth=3) plot(d*1000,wt,'g',label='Turbulent',linewidth=3) plot(d*1000,wf,'r',label='Ferguson-Church',linewidth=3) plot([0.25, 0.25],[0, 0.15],'k--') plot([0.25/2, 0.25/2],[0, 0.15],'k--') plot([0.25/4, 0.25/4],[0, 0.15],'k--') text(0.36, 0.11, 'medium sand', fontsize=13) text(0.16, 0.11, 'fine sand', fontsize=13) text(0.075, 0.11, 'v. fine', fontsize=13) text(0.08, 0.105, 'sand', fontsize=13) text(0.01, 0.11, 'silt and', fontsize=13) text(0.019, 0.105, 'clay', fontsize=13) legend(loc=2) xlabel('grain diameter (mm)',fontsize=15) ylabel('settling velocity (m/s)',fontsize=15) axis([0,0.5,0,0.15]); D = [0.068, 0.081, 0.096, 0.115, 0.136, 0.273, 0.386, 0.55, 0.77, 1.09, 2.18, 4.36] w = [0.00425, 0.0060, 0.0075, 0.0110, 0.0139, 0.0388, 0.0551, 0.0729, 0.0930, 0.141, 0.209, 0.307] scatter(D,w,50,color='k') show()

The black dots are data points from settling experiments performed with natural river sands (Table 2 in Ferguson and Church, 2004). It is obvious that the departure from Stokes’ Law is already significant for very fine sand and Stokes settling is completely inadequate for describing the settling of medium sand.

This plot only captures particle sizes finer than medium sand; let’s see what happens as we move to coarser sediment. A log-log plot is much better for this purpose.

d = np.arange(0,0.01,0.00001) ws = v_stokes(rop,rof,d,visc,C1) wt = v_turbulent(rop,rof,d,visc,C2) wf = v_ferg(rop,rof,d,visc,C1,C2) figure(figsize=(10,8)) loglog(d*1000,ws,label='Stokes',linewidth=3) loglog(d*1000,wt,'g',label='Turbulent',linewidth=3) loglog(d*1000,wf,'r',label='Ferguson-Church',linewidth=3) plot([1.0/64, 1.0/64],[0.00001, 10],'k--') text(0.012, 0.0007, 'fine silt', fontsize=13, rotation='vertical') plot([1.0/32, 1.0/32],[0.00001, 10],'k--') text(0.17/8, 0.0007, 'medium silt', fontsize=13, rotation='vertical') plot([1.0/16, 1.0/16],[0.00001, 10],'k--') text(0.17/4, 0.0007, 'coarse silt', fontsize=13, rotation='vertical') plot([1.0/8, 1.0/8],[0.00001, 10],'k--') text(0.17/2, 0.001, 'very fine sand', fontsize=13, rotation='vertical') plot([0.25, 0.25],[0.00001, 10],'k--') text(0.17, 0.001, 'fine sand', fontsize=13, rotation='vertical') plot([0.5, 0.5],[0.00001, 10],'k--') text(0.33, 0.001, 'medium sand', fontsize=13, rotation='vertical') plot([1, 1],[0.00001, 10],'k--') text(0.7, 0.001, 'coarse sand', fontsize=13, rotation='vertical') plot([2, 2],[0.00001, 10],'k--') text(1.3, 0.001, 'very coarse sand', fontsize=13, rotation='vertical') plot([4, 4],[0.00001, 10],'k--') text(2.7, 0.001, 'granules', fontsize=13, rotation='vertical') text(6, 0.001, 'pebbles', fontsize=13, rotation='vertical') legend(loc=2) xlabel('grain diameter (mm)', fontsize=15) ylabel('settling velocity (m/s)', fontsize=15) axis([0,10,0,10]) scatter(D,w,50,color='k'); show()

This plot shows how neither Stokes’ Law, nor the velocity based on turbulent drag are valid for calculating settling velocities of sand-size grains in water, whereas the Ferguson-Church equation provides a good fit for natural river sand.

Grain settling is a special case of the more general problem of flow past a sphere. The analysis and plots above are all dimensional, that is, you can quickly check by looking at the plots what is the approximate settling velocity of very fine sand. That is great, but you would have to generate a new plot – and potentially do a new experiment – if you wanted to look at the behavior of particles in some other fluid than water. A more general treatment of the problem involves dimensionless variables; in this case these variables are the Reynolds number and the drag coefficient. The classic diagram for flow past a sphere is a plot of the drag coefficient against the Reynolds number. I will try to reproduce this plot, using settling velocities that come from the three equations above.

At terminal settling velocity, the drag force equals the gravitational force acting on the grain:

We also know that the gravitational force is given by the submerged weight of the grain:

The drag coefficient is essentially a dimensionless version of the drag force:

At terminal settling velocity, the particle Reynolds number is

Using these relationships it is possible to generate the plot of drag coefficient vs. Reynolds number:

d = np.arange(0.000001,0.3,0.00001) C2 = 0.4 # this constant is 0.4 for spheres, 1 for natural grains ws = v_stokes(rop,rof,d,visc,C1) wt = v_turbulent(rop,rof,d,visc,C2) wf = v_ferg(rop,rof,d,visc,C1,C2) Fd = (rop-rof)*4/3*pi*((d/2)**3)*9.81 # drag force Cds = Fd/(rof*ws**2*pi*(d**2)/8) # drag coefficient Cdt = Fd/(rof*wt**2*pi*(d**2)/8) Cdf = Fd/(rof*wf**2*pi*(d**2)/8) Res = rof*ws*d/visc # particle Reynolds number Ret = rof*wt*d/visc Ref = rof*wf*d/visc figure(figsize=(10,8)) loglog(Res,Cds,linewidth=3, label='Stokes') loglog(Ret,Cdt,linewidth=3, label='Turbulent') loglog(Ref,Cdf,linewidth=3, label='Ferguson-Church') # data digitized from Southard textbook, figure 2-2: Re_exp = [0.04857,0.10055,0.12383,0.15332,0.25681,0.3343,0.62599,0.77049,0.94788,1.05956, 1.62605,2.13654,2.55138,3.18268,4.46959,4.92143,8.02479,12.28672,14.97393,21.33792, 28.3517,34.55246,57.57204,78.3929,96.88149,159.92596,227.64082,287.31738,375.98547, 516.14355,607.03827,695.8316,861.51953,1147.26099,1194.43213,1513.70166,1939.70557, 2511.91235,2461.13232,3106.32397,3845.99561,4974.59424,6471.96875,8135.45166,8910.81543, 11949.91309,17118.62109,21620.08203,28407.60352,36064.10156,46949.58594,62746.32422, 80926.54688,97655.00781,122041.875,157301.8125,206817.7188,266273,346423.5938,302216.5938, 335862.5313,346202,391121.5938,460256.375,575194.4375,729407.625] Cd_exp = [479.30811,247.18175,199.24072,170.60068,112.62481,80.21341,45.37168,39.89885,34.56996, 28.01445,18.88166,13.80322,12.9089,11.41266,8.35254,7.08445,5.59686,3.92277,3.53845, 2.75253,2.48307,1.99905,1.49187,1.27743,1.1592,0.89056,0.7368,0.75983,0.64756,0.56107, 0.61246,0.5939,0.49308,0.39722,0.48327,0.46639,0.42725,0.37951,0.43157,0.43157,0.40364, 0.3854,0.40577,0.41649,0.46173,0.41013,0.42295,0.43854,0.44086,0.4714,0.45225,0.47362, 0.45682,0.49104,0.46639,0.42725,0.42725,0.40171,0.31214,0.32189,0.20053,0.16249,0.10658, 0.09175,0.09417,0.10601] loglog(Re_exp, Cd_exp, 'o', markerfacecolor = [0.6, 0.6, 0.6], markersize=8) # Reynolds number for golf ball: rof_air = 1.2041 # density of air at 20 degrees C u = 50 # velocity of golf ball (m/s) d = 0.043 # diameter of golf ball (m) visc_air = 1.983e-5 # dynamic viscosity of air at 20 degrees C Re = rof_air*u*d/visc_air loglog([Re, Re], [0.4, 2], 'k--') text(3e4,2.5,'$Re$ for golf ball',fontsize=13) legend(loc=1) axis([1e-2,1e6,1e-2,1e4]) xlabel('particle Reynolds number ($Re$)', fontsize=15) ylabel('drag coefficient ($C_d$)', fontsize=15);

The grey dots are experimental data points digitized from the excellent textbook by John Southard, available through MIT Open Courseware. As turbulence becomes dominant at larger Reynolds numbers, the drag coefficient converges to a constant value (which is equal to C2 in the equations above). Note however the departure of the experimental data from this ideal horizontal line: at high Reynolds numbers there is a sudden drop in drag coefficient as the laminar boundary layer becomes turbulent and the flow separation around the particle is delayed, that is, pushed toward the back; the separation wake becomes smaller and the turbulent drag decreases. Golf balls are not big enough to reach this point without some additional ‘help’; this help comes from the dimples on the surface of the ball that make the boundary layer turbulent and reduce the wake.

You can view and download the IPython notebook version of this post from the IPython notebook viewer site.

References
Ferguson, R. and Church, M. (2004) A simple universal equation for grain settling velocity. Journal of Sedimentary Research 74, 933–937.


Tartalom átvétel
Események
«november 2017
vhkszecspszo
1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  

Kliwalab Egyesület