الراكون النشطون حول الغلوب: المخاطر ورصد التقنيات

فهم البركانيات النشطة: القوى الطبيعة

إن البراكين النشطين سمات جيولوجية تثور في التاريخ المسجل أو تظهر علامات الاضطرابات، بما في ذلك النشاط السيزمي أو انبعاثات الغاز، وهذه التكوينات الطبيعية تمثل بعض أكثر الظواهر دينامية وخطرة على الأرض، وفي الوقت الراهن، يعتبر حوالي 500 1 بركان في جميع أنحاء العالم نشطا، ويثور ما بين 50 و 70 ثورة كل سنة، وتجمع دراسة البركانات النشطة بين الجيولوجيا والفيزياء الأرضية، وتخفف من المخاطر الأساسية.

فالنشاط البركاني يُشكل المناظر الطبيعية ويؤثر على أنماط المناخ ويخلق التربة الخصبة التي تدعم الزراعة، بيد أن القوى نفسها التي تبني جزر بركانية وتثري التربة يمكن أن تُطلق أيضاً دماراً كارثياً، وتفهماً للمكان الذي توجد فيه البركانات النشطة، وما هي المخاطر التي تشكلها، وكيف يرصدها العلماء أمر أساسي لحماية المجتمعات المحلية والحد من مخاطر الكوارث.

التوزيع العالمي للبراكين النشطة

البركان النشط لا يوزع عشوائيا عبر الكوكب مواقعهم تتطابق بشكل وثيق مع حدود الصفائح التكتونية حيث الغلاف الجوي للأرض إما يتقارب أو يتفرق أو ينهار بعضها البعض، والغالبية العظمى من النشاط البركاني تحدث على طول هامش اللوحة هذا.

The Pacific Ring of Fire

إن رنين النار في المحيط الهادئ هو أكثر المناطق نشاطاً من الناحية السيزمية والبركانية على الأرض، حيث يستضيف حوالي 75 في المائة من البركانات النشطة والمهددة في العالم، وتمتد هذه المنطقة التي يتكون منها الخيول على شكل زهاء 000 40 كيلومتر حول المحيط الهادئ، من الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية إلى أمريكا الشمالية، عبر جزر ألوتيان، وتمتد عبر اليابان وإندونيسيا ونيوزيلندا.

وتشمل البلدان الواقعة في رنة النار التي لها نشاط بركاني كبير إندونيسيا التي لديها بركانات أكثر نشاطا من أي دولة أخرى، والتي يزيد عدد محركاتها عن 130 من فتحات الناشطة، ويوجد لدى اليابان نحو 110 بركان نشط، منها مونت فوجي، وتمتلك الولايات المتحدة مراكز بركانية بارزة في ألاسكا وهاواي ورأس الكاسيك، بما في ذلك جبل ست هيلين ومونتييه.

نظام التحول في شرق أفريقيا

وتمثل منطقة شرق أفريقيا منطقة بركانية رئيسية أخرى تفكك فيها القارة الأفريقية ببطء، ويمتد هذا الحد من اللوحة المتباينة آلاف الكيلومترات من مثلث العفار في إثيوبيا إلى موزامبيق، ويستضيف الشق العديد من البركانات النشطة، بما فيها أول دونيو لينغاي في تنزانيا، التي تفجر حمولة كاربونية غير عادية، وبحيرة نييراغو في جمهورية الكونغو الديمقراطية، المعروفة بالسوائل التي تتدفقها من أجلها.

البحر الأبيض المتوسط والفولكانية الآيسلندية

منطقة أوروبا الأكثر نشاطاً البركانية تقع تحت أيسلندا حيث يرتفع مستوى سطح البحر في منتصف المحيط الأطلسي ويظهر تجارب أيسلندا في المتوسط كل أربع أو خمس سنوات، مع أحداث حديثة في إيجافجالجول في عام 2010 وثورات شبه جزيرة ريكيانز التي تظهر احتمالية فريدة من نوعها في البركان الأيسلندي.

المخاطر البركانية والمخاطر المرتبطة بها

وتنتج الانفجارات البركانية مجموعة كبيرة من المخاطر التي يمكن أن تؤثر على المناطق القريبة من المنفذ البعيدة عنه، فهم هذه المخاطر أساسي لتقييم المخاطر وتنفيذ استراتيجيات فعالة للتخفيف من آثارها.

Lava Flows

إن تدفقات لافا هي تيار من الصخور المزروعة التي تتقدم من فتحة بركانية أو ألياف، وفي حين أن تدفق الحمم يمكن أن يدمر، عادة، الهياكل الأساسية والطرق والأراضي الزراعية، فإن تدفقات الحمم الباطلة، التي تدور في هاواي وآيسلندية، يمكن أن تقطع كيلومترات كثيرة من مصدرها، كما أن درجة حرارة كل شيء تراوح بين 800 و200 درجة مئوية.

المتدفقات والحركات

إن تدفقات البتروكات من بين أكثر المخاطر البركانية فتكا، وهذه التواريخ السريعة الحركة من الغاز الساخن والرماد والصخور البركانية يمكن أن تسافر بسرعة تتجاوز 700 كيلومتر في الساعة وتصل إلى درجات حرارة عدة مئات من درجات سيليسوس، وقد برهنت تدفقات سانت بروكلسي على اتباع التضاريس، وتتجه نحو الواديين، وتدمر كل شيء في مسارها.

رماد بركاني وتفرا فول

ويتكون الرماد البركاني من شظايا صغيرة وحادة من الصخور والزجاج التي تُطرح في الغلاف الجوي أثناء انفجارات المتفجرات، ويمكن لسقوط أشب مئات الكيلومترات المربعة، وتصفق المباني تحت وزنها، وتلوث إمدادات المياه، وتتسبب في مشاكل الجهاز التنفسي، ونجم عن ذلك خطر كبير على الطيران، حيث يمكن أن يتسبب انفجار أكبر محركات الطائرات في الفشل.

الغازات البركانية

ويمكن أن تشكل غازات التبريد البركاني غازات من بينها ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين وهضابات الهيدروجين، وقد تشكل هذه الغازات مخاطر صحية مباشرة على البشر والحيوانات، كما يمكن لثاني أكسيد الكربون، الذي يكون أثقل من الهواء، أن يتراكم في المناطق المنخفضة، ويزيل الأكسجين ويسبب الاختناق، ويسهم ثاني أكسيد الكبريت في أمطار الحمض ويمكن أن يسبب مشاكل تنفسية حادة.

Lahars and Volcanic Debris Flows

فالنباتات هي طيور الطين أو تدفقات الحطام التي تتكون من مواد بركانية مختلطة بالمياه، ويمكن أن تحدث أثناء الانفجارات عندما تذوب المواد الساخنة الثلج والجليد، أو أثناء سقوط الأمطار الغزيرة على رواسب بركانية غير مستقرة، ويمكن للهارس أن يسافر على بعد كيلومترات عديدة من بركان، وغالبا ما يلحق الوديان النهرية ويحمل المزمار والحطام الذي يدمر كل شيء في مساره.

الأخطار الثانوية

ويمكن أن تؤدي ثورات البركان إلى مخاطر ثانوية مسببة للاختلاط، كما أن انفجارات بركانية فرعية أو انهيالات أرضية تدخل المياه يمكن أن تولد أمواج تسونامي، كما أن ثورة كراكاتاو في إندونيسيا عام 1883 قد أحدثت تسونامياً أدى إلى مقتل أكثر من 000 36 شخص، وقد تؤدي الزلازل البركانية إلى حدوث انهيالات الأرضية، بينما يمكن أن تؤدي إلى حدوث إنزالات حرارية كبيرة.

Modern Volcano Monitoring Techniques

التقدم في التكنولوجيا قد حسّن قدرة العلماء على رصد البركانات النشطة وثورات التنبؤات، الرصد الحديث يدمج مسارات بيانات متعددة لكشف علامات الاضطرابات البركانية

رصد الزلازل

ويظل علم الاهتزاز العمود الفقري لرصد البركان، إذ تكتشف شبكات السيزمومتر الزلازل التي تسببها حركة الماجما، وكسر الصخور، وضغط السوائل تحت بركان، وكثيرا ما تظهر الزلازل البركانية أنماطا غير واضحة، بما في ذلك الخيوط المتسقة المرتبطة بهجرة المغنطيسية، ومن خلال تحليل مواقع الزلازل وتواترها وحجمها، يمكن للعلماء تتبع ظاهرة الظواهر التصاعدية في الوقت.

قياسات التشهير الأرضية

ومع تحركات الماما تحت بركان، فإنه يتسبب في تلف أو تلف سطح الأرض، ويقيّم العلماء هذه التغييرات باستخدام أدوات النظام العالمي لتحديد المواقع، ومواصفات الرادار، والتداخل الاصطناعي، ويمكن أن يكشف الفريق عن تحركات أرضية على نطاق مقياس ميليتر على مناطق واسعة، ويكشف عن أنماط تراكم الماماغم أو الانسحاب، بل إن هذه التقنية أحدثت ثورة في رصد البركان عن طريق توفير بيانات مستمرة.

Gas Geochemistry

وتوفر الغازات البركانية دلائل حرجة عن عمق الماغوما وتكوينها ونشاطها، إذ تقاس محطات الرصد ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون وتركيزات سلف الهيدروجين على السطح وفي الأعماق الانفجارية، ويمكن أن تشير التغيرات في نسب الغاز ومعدلات الانبعاثات إلى ارتفاع الكمائن أو إلى تغيرات في مسارات التفكك.

الاستشعار عن بعد ورصد السواتل

وتكشف السواتل المجهزة بمستشعرات حرارية بالأشعة تحت الحمراء عن شذوذ حراري في فتحات بركانية، حتى من خلال الغطاء الغيومي والليل، كما يساعد رصد الشذوذ الحراري العلماء على تحديد الانفجارات الجديدة، وتدفقات تدفق الحمم، واكتشاف التغيرات في البحيرات السرطانية أو حقول الفوتول، كما تتعقب الصور الساتلية أعمدة الرماد البركاني، وتوفر بيانات حيوية عن التحذيرات الجوية.

The U.S. Geological Survey's Volcano Hazards Program] coordinates satellite-based monitoring efforts and provides real-time data on volcanic activity across the United States and its territories.

الرصد الهيدرولوجي والجيوفيزيائي

وكثيرا ما يؤثر النشاط البركاني على شبكات المياه الجوفية المحلية، وبحيرات الحفر، والينابيع الساخنة، ويمكن أن يكشف رصد التغيرات في درجة حرارة المياه، والكيمياء، والحماض عن تأثيرات مغنطية، وقد تشير زيادة تركيزات الكلوريد، والكبريت، والفلزات المذوبة إلى ارتفاع الماكما أو زيادة مدخلات الغاز، كما أن رصد بحيرة الكاراثية مهم بوجه خاص في البركانات مثل جبل رخامة في نيوزيلندا، والكيلوود في إندونيسيا.

التكنولوجيات الناشئة والنُهج المتكاملة

وتحسن التطورات الأخيرة في مجال تعلم الآلات والاستخبارات الاصطناعية التنبؤ بالانفجار عن طريق تحليل مجموعات البيانات المعقدة المتعددة المستويات، وتسمح الطائرات المجهزة بمستشعرات الغاز، والكاميرات الحرارية، والليدرات باستخدام أكثر فأكثر لرصد البركانات الخطرة بأمان، وتكشف الصفوف دون الصوتية عن موجات منخفضة التردد من الانفجارات والثورات، وتكمل شبكات الإنذار بالزلازل.

The ] Smithsonian Institution's Global Volcanism Program] maintains a comprehensive database of Holocene volcanoes and their eruption histories, providing essential context for interpreting monitoring data.

نظم التنبؤ والإنذار

التنبؤات البركانية للإنفجار تعتمد على الاعتراف بأنماط الاضطرابات التي تسبق الانفجارات لا يوجد بركانين يتصرفان بشكل متطابق والتنبؤات يجب أن تفسر بيانات الرصد في سياق السلوك المعروف لكل بركان وتاريخ الإنفجار

نظم الإنذار تترجم بيانات الرصد إلى إنذارات قابلة للتنفيذ للسلطات والجمهور، ووكالة الأرصاد الجوية اليابانية تحتفظ بشبكة شاملة لرصد البركانات النشطة للبلد، مع برامج التدريب على الإجلاء والتعليم العام التي أنقذت حياة عدد لا يحصى من الناس.

التحديات في مجال رصد البركان

ورغم التقدم التكنولوجي، لا تزال هناك تحديات كبيرة، فالكثير من أخطر البركانات في العالم تفتقر إلى شبكات رصد كافية، لا سيما في البلدان النامية ذات الموارد المحدودة، وقد لا يتم رصد البركانات الطائر في ألاسكا وكاماتكا وجنوب المحيط الهادئ إلا عن طريق السواتل، مما يترك ثغرات في الكشف، بالإضافة إلى أن البركان يمكن أن يظهر اضطرابات سليفة دون أن يثور، مما يجعل من التحذيرات الكاذبة تحديا مستمرا.

دراسات حالة في مجال رصد وتقييم المخاطر في البركان

جبل سانت هيلينز، الولايات المتحدة الأمريكية

وقد أظهر ثورة جبل سانت هيلينز في عام 1980 قيمة رصد البركان، حتى وإن كان الانفجار يفاجئ العلماء في نهاية المطاف، ومنذ ذلك الحين أصبح البركان واحدا من أفضل المرصد في العالم، حيث توجد شبكات سيزمية ومحطات لتحديد المواقع وأجهزة استشعار الغاز التي توفر بيانات مفصلة عن نشاطه الجاري وعن حلقات بناء القبة.

جبل مرابي، إندونيسيا

جبل مرابي في وسط جافا هو واحد من أكثر البركانات نشاطا وخطيرا في إندونيسيا، ويرصد مرصد بركان مريبي النشاط السيزمي، والتشوهات الأرضية، وانبعاثات الغاز، ويعمل عن كثب مع السلطات المحلية لتنسيق عمليات الإجلاء، وقد أبرز انفجار عام 2010 الذي قتل أكثر من 300 شخص، فعالية الرصد والتحديات التي تواجه عمليات الإجلاء الجماعي في المناطق الكثيفة السكان.

Kīlauea, Hawaii

رصد مرصد بركان هاواي باستمرار كريشيا لأكثر من قرن، مما يوفر سجلات استثنائية لسلوكها الإنفجاري، وقد أظهر انهيار منطقة الإنقاذ الشرقية الأدنى عام 2018 أهمية إدماج بيانات الزلازل والتشوه والغاز في مواقع الثوران والأخطار المتوقعة، وقد أدى رصد المرصد الطويل الأجل إلى تحسين فهم بركان هاواي واستراتيجيات التخفيف من المخاطر.

Learn more about these monitoring efforts through resources provided by the volcano Hazards Program] and affiliated observatories.

التعاون الدولي والتوجيهات المستقبلية

وتستفيد منظمات مثل الرابطة الدولية لعلم البركان والكيمياء في داخل الأرض والمنظمة العالمية لمرصدات البركان من تيسير تبادل البيانات وأفضل الممارسات وبناء القدرات، وتعمل الشبكة العالمية لنموذج بركانو على توحيد أساليب تقييم المخاطر وتحسين الاتصال بالمخاطر على نطاق العالم.

ومن المرجح أن تشمل التطورات المستقبلية في مجال رصد البركان توسيع نطاق التغطية الساتلية، وشبكات الاستشعار الأرضية القائمة على الكثافة، وتحسين النماذج الحاسوبية لتوقع سلوك الانفجار، وأن تتيح أجهزة الاستشعار المصغرة والمقياس المائي المنخفض القدرة على الرصد في المواقع النائية بشكل متزايد، ولا تزال المشاركة العامة والتعليم حيويتين، حيث أن المجتمعات المحلية المستنيرة مستعدة بشكل أفضل للاستجابة للإنذارات بالانفجارات والتقليل إلى أدنى حد من الخسائر في الأرواح.

خاتمة

فالبراكين النشطة تمثل مخاطر طبيعية وأشياء من المجاعة العلمية، فإعمالها على الصعيد العالمي، الذي يتركز على طول حدود الصفائح التكتونية، يعني أن الملايين من الناس يعيشون بالقرب من التهديدات البركانية، وأن تقنيات الرصد الحديثة، من علم الزلازل وعلم الكيمياء الجيولوجية إلى الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل والتعلم الآلات، توفر قدرة غير مسبوقة على كشف الاضطرابات البركانية والتنبؤات.