Некоторые вулканы перед извержением подают четкие сигналы: земля деформируется, происходят подземные толчки — это магма и газы заполняют резервуары под поверхностью.

Магматический резервуар — это подземная полость, где скапливается расплавленная порода (магма) перед извержением. Если резервуар маленький и теплый, вулкан может взорваться почти без предупреждения.

Но есть «тихие» вулканы, которые взрываются почти без предупреждения.

Ученые, изучая вулкан Вениаминова на Аляске, разработали модель, которая может объяснить и предсказать такие скрытые извержения.

Результаты опубликованы в издании Frontiers in Earth Science.

Несмотря на прогресс в мониторинге, некоторые вулканы извергаются без видимых признаков, повышая риски для населения, — говорит доктор Юю Ли из Университета Иллинойса, ведущий автор исследования.

В зоне риска — вулканы рядом с авиамаршрутами или населенными пунктами: Попокатепетль и Колима в Мексике, Мерапи в Индонезии, Галерас в Колумбии, Стромболи в Италии.

Наша работа объясняет, почему так происходит. Главные причины — слабый приток магмы и нагретые породы вокруг резервуара.

Как это работает

Вениаминов — покрытый льдом вулкан на Алеутских островах. Его тщательно наблюдают, но только два из 13 извержений с 1993 года дали достаточно сигналов.

В 2021-м извержение заметили лишь через три дня после начала.

Это пример того, как вулкан может казаться спящим, но быть готовым к взрыву, — говорит Ли. — Он один из самых активных на Аляске. В последние десятилетия здесь было несколько извержений средней силы, выбрасывающих пепел на 15 км вверх, угрожая авиации и населению, — часто без явных предупреждений.

Чтобы разобраться, ученые проанализировали данные за три года перед извержением 2018 года, которое почти не подавало сигналов.

Они смоделировали поведение вулкана при разных условиях:

• Разные объемы магматического резервуара
• Разная скорость поступления магмы
• Разная форма и глубина резервуара

Сравнив модели с реальными данными, они выяснили:

• Быстрый приток магмы в большой резервуар вызывает деформацию, но не всегда приводит к извержению.
• Быстрый приток в маленький резервуар почти гарантирует извержение, но с предупреждающими сигналами.
• Тихие извержения случаются, когда магма медленно поступает в небольшой резервуар.

Дополнительный фактор — температура.

Если порода вокруг резервуара нагрета, она меньше трескается, а значит, не вызывает заметных землетрясений или деформации.

Что дальше

Чтобы вовремя засечь такие извержения, нужны высокоточные датчики: тензометры, волоконно-оптические системы, мониторинг инфразвука и газов, — говорит Ли. — Машинное обучение тоже помогает — оно улавливает малейшие изменения в активности.

Для Вениаминова важно улучшить спутниковый мониторинг и установить больше датчиков.

Но главное — теперь ученые знают, на какие вулканы обращать внимание: те, у которых маленькие теплые резервуары и медленный приток магмы.

Сочетание моделей с наблюдениями в реальном времени — перспективный путь для прогнозирования, — говорит Ли. — Это поможет лучше отслеживать «тихие» вулканы и защищать людей.

Модель позволяет точнее предсказывать извержения «тихих» вулканов, снижая риски для авиации и населения. Если внедрить ее в мониторинг, можно избежать катастроф, подобных извержению Эйяфьядлайёкюдля в 2010 году, когда пепел парализовал авиасообщение в Европе.

Однако модель построена на данных одного вулкана — Вениаминова. У других «тихих» вулканов могут быть иные механизмы. Нужны дополнительные исследования, чтобы подтвердить универсальность подхода.

Ранее ученые выяснили, что происходит после извержения вулкана.