Российские ученые промоделировали извержения камчатского вулкана Шивелуч

Распространение вулканических выбросов в результате катастрофического извержения камчатского вулкана Шивелуч, произошедшего 11 ноября 1964 года, промоделировали сотрудники Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН, Вычислительного центра (ВЦ) ДВО РАН и Института космических исследований (ИКИ) РАН, сообщает 11 ноября пресс-служба ИКИ РАН.

Хорошая согласованность данных моделирования с реальными данными доказывает возможность реконструкции таких исторических событий с помощью современных методов обработки данных.

Извержение камчатского вулкана Шивелуч произошло в 7 часов утра 11 ноября 1964 года. Длительность извержения составила всего 1 час 12 минут, но было исключительно мощным и привело к катастрофическим последствиям.

Образовавшееся в его ходе облако вулканического пепла, а также вулканических газов и аэрозолей (эруптивное облако) наблюдалось и фотографировалось очевидцами извержения, находившимися в поселках Ключи и Усть-Камчатск.

Вулканологи позже изучили продукты извержения в полевых и лабораторных условиях и подсчитали объем изверженного материала, отложившегося на суше, который составил около 2,3 кубического километра.

Полученные результаты были описаны в научных статьях, однако при отсутствии в то время соответствующих спутниковых наблюдений детали процесса извержения и распространения облака остались неизвестными.

Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) в 2000-х годах опубликовал в открытом доступе метеорологические данные проекта ERA-40, охватившие период с сентября 1957 до августа 2002 года, которые включают информацию о скорости и направлении ветра, температуре воздуха на разных высотах.

Используя эти данные и новые методы и программы моделирования распространения вулканического пепла в атмосфере, российские исследователи первыми в мире промоделировали и проанализировали развитие и перемещение эруптивного облака извержения вулкана Шивелуч в ноябре 1964 года.

С этой целью они использовали информационную систему «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» (VolSatView), созданную совместно в 2011–2012 годах ИКИ РАН, ИВиС ДВО РАН, ВЦ ДВО РАН и Дальневосточным центром НИЦ «Планета» Росгидромета.

Эта система позволяет проводить совместный анализ различных данных для непрерывного мониторинга и исследования активности вулканов Курило-Камчатского региона и моделирования распространения эруптивных облаков от вулканов.

Система позволила создать модель извержения на Камчатке в ноябре 1964 года, как если бы его увидели с помощью современных спутниковых средств.

Модель показала, что примерно через 7–8 минут после начала извержения над Шивелучем сформировалось облако пепла, которое поднялось до 15 км над уровнем моря. Поскольку на разных высотах скорость и направления ветра различны, произошло разделение облака на две части.

Верхняя часть с меньшей концентрацией крупных частиц пепла перемещалась на восток и северо-восток. При этом его верхняя граница медленно поднималась, достигнув к 12 ноября высоты 16,5 км над уровнем моря.

Из нижней части облака с более крупными частицами пепла они довольно скоро выпали на землю. Скорость этого облака была меньше, чем у верхнего.

За три дня после извержения ветры растянули это облако на расстояние более чем 3000 км, накрыв территории СССР, Канады, США, Мексики, а также акватории Берингова моря и Тихого океана. Его максимальная высота подъема составила 26–27 км над уровнем моря.

Ученым удалось получить размеры частиц пепла и восстановить, как они выпадали на землю в течение первых 8 часов и трех суток после извержения. Так, в Усть-Камчатске пепел выпадал из обеих частей облака, а на Командорских островах в Никольском пепел выпал только из второй (первая часть облака в это время ушла на север).

Результаты, полученные исследователями при моделировании, в основном хорошо совпали с полевыми данными: реальным временем начала и конца пеплопадов и данными о частицах пепла, которые удалось собрать после извержения.

Моделирование позволило уточнить сценарий извержения, который был известен лишь по более поздним геологическим данным.

Исследователи высказали предположение, что извержение Шивуча имело более долговременные последствия, внеся свой «вклад» в долговременное снижение интенсивности солнечного излучения в северных широтах, которое наблюдалось в 1963–1966 годах и приписывалось действию аэрозолей, которые попали в атмосферу в результате извержения вулкана Агунг (Индонезия) в 1963–64 годах.

Исследователи считают, что такие реанализы прошедших событий с использованием современных алгоритмов и моделей будут очень полезными в научных исследованиях, когда недостаточно имеющихся наземных экспериментальных или спутниковых данных.

Результаты своей работы ученые представили в статье «Численное моделирование движения облака пепла от катастрофического извержения вулкана Шивелуч в ноябре 1964 г.», опубликованной в журнале Remote Sensing 2022, 14(14).