ziemia
Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2012-09-26
Furia

Widowiskowa erupcja hawajskiego olbrzyma Mauna Loa.

W 2011 r. żywioły spowodowały straty materialne w wysokości 380 mld dolarów. Poprzednio rekord należał do roku 2005, kiedy straty wyniosły 220 mld USD. 

Żyjemy na niezwykle energetycznym globie. Dwa główne źródła tej energii to gorące wnętrze samej planety oraz Słońce. Z pierwszym związane są takie żywiołowe zjawiska, jak eksplozje wulkanów i trzęsienia ziemi, z drugim – nagłe wylewy rzek następujące po ulewnych opadach, uporczywe susze sprowadzające klęski głodu, czy też tajfuny i huraganowe wiatry, które są konsekwencją zaburzeń w rozkładzie ciśnienia atmosferycznego. W tym ostatnim przypadku jako trzecie ważne źródło destrukcyjnej energii wypada wymienić ruch wirowy Ziemi, który ma spory wpływ na cyrkulację powietrza w atmosferze.

Do kataklizmów pogodowych należą też fale upałów i obfite opady śniegu. Z tymi ostatnimi związane są lawiny – tu wspólnikiem pogody jest grawitacja. Czasami siła ciążenia działa wraz z geologią i pogodą – tak jest w przypadku podstępnych osuwisk, które ożywają po nawalnych deszczach. Tsunami to z kolei efekt sojuszu geologii z wodą morską. Jakby tego było mało, katastrofa może nadciągnąć z kosmosu – życie na naszym globie nieraz doznawało uszczerbku po zderzeniu z wielkim meteorytem. Nauka bada każdy z tych przejawów aktywności przyrody – zarówno z ciekawości, aby poznać mechanizmy, które decydują o ich przebiegu, jak i ze względów praktycznych – aby wiedzieć, czy i jak można się ustrzec przed żywiołami. Warto jednak pamiętać, że trzęsienia ziemi, wulkanizm czy huragany to także przejawy olbrzymiej żywotności naszego globu. Dzięki temu mogło się na nim rozwinąć życie. 

Mordercze drżenie
Rok temu, 11 marca 2011 r., Japonię nawiedziło tragiczne tsunami po potężnym, najsilniejszym w historii kraju, wstrząsie sejsmicznym. Zginęło ponad 20 tys. ludzi. Straty materialne przekroczyły 200 mld dolarów. Rok wcześniej w Haiti żywioł uśmiercił ponad 300 tys. osób. W gruzach legła stolica kraju Port-au- -Prince. W maju 2008 r. w chińskiej prowincji Syczuan liczba ofiar sięgnęła 90 tys. W 2005 r. w północnym Pakistanie zginęło 80 tys. Rok wcześniej inne straszliwe tsunami, które przetoczyło się po Oceanie Indyjskim po wstrząsie w pobliżu Indonezji, zabiło 230 tys. W 2003 r. był południowy Iran (30 tys. ofiar), w 2001 r. – indyjska prowincja Gudżarat (20 tys. ofiar), a w 1999 r. – tureckie miasto Izmit koło Stambułu (także około 20 tys. zabitych). Skąd te przerażające dane? Czyżby Ziemia się nagle ożywiła? Sejsmolodzy kiwają przecząco gło-wami, choć gdy spojrzymy na listę 10 największych trzęsień ziemi od początku XX w., zobaczymy że cztery z nich wystąpiły w ostatniej dekadzie. Naukowcy uważają jednak tę zbieżność za przypadkową.

Statystyki nie wskazują na wzrost średniej aktywności sejsmicznej globu. Gigantyczna liczba ofiar jest ich zdaniem konsekwencją szybkiego zwiększania się liczby ludności w strefach największego zagrożenia trzęsieniami, a także braku prewencji. Powszechny grzech to wznoszenie nieodpornych na wstrząsy domów. Dlatego eksperci obawiają się, że któregoś dnia kataklizm zabije w ciągu paru minut milion ludzi. Wystarczy, że będzie odpowiednio silny i uderzy w jedno z zatłoczonych, a nieprzygotowanych na taki cios, miast w Azji lub Ameryce Południowej. Wśród najbardziej zagrożonych są Islamabad, Katmandu, Kabul, Teheran, Stambuł, Lima, Quito oraz po kilka aglomeracji w Indiach i Chinach. Czy takich kataklizmów nie da się przewidywać? Niestety nie. Za miary natury można jednak do pewnego stopnia poznać, mierząc naprężenia powstające w skałach ściskanych przez siły tektoniczne.

Cofnijmy się na chwilę o kilkanaście lat. 17 sierpnia 1999 r. w tureckim mieście Izmit na wschód od Stambułu nastąpiło trzęsienie o magnitudzie 7,6. W gruzach legła większość domów. Sejsmolodzy w pewnym sensie przewidzieli tę katastrofę. Dwa lat wcześniej Ross Stein i James Dieterich ze Służby Geologicznej Stanów Zjednoczonych (USGS) oraz Aykut Barka z Istanbul Technical University oszacowali na 12% prawdopodobieństwo silnego wstrząsu w okolicach Izmitu. Prognoza obejmowała trzy kolejne dekady. Może się wydać, że 12% to niewiele, ale w innych częściach uskoku, który przecina północną Turcję, ryzyko oceniono na 1–2%. Jeśli zatem ziemia miała gdzieś mocno zadrżeć, to Izmit był pierwszy na liście – argumentowali badacze. Była to pierwsza próba wykorzystania do prognoz nowej hipotezy, według której trzęsienia ziemi zachowują się względem siebie jak kostki domina – poprzednie, modyfikując ciśnienie w skałach, decyduje o tym, gdzie wystąpi następne.

Koncepcja zwana przenoszeniem naprężeń (stress transfer) cieszy się coraz większą popularnością, a badacze przedstawili kolejne prognozy, m.in. dla San Francisco, Tokio i Stambułu. Ryzyko wstrząsu oszacowali na 30–40% w ciągu trzech dekad. Ściślejszej prognozy przedstawić nie sposób. Ale zdaniem sejsmologów to i tak dużo. Na więcej nie ma co liczyć. Niemniej znając historię trzęsień w okolicy oraz mierząc tempo przesuwania się mas skalnych po obu stronach niebezpiecznego uskoku tektonicznego – do tego drugiego wykorzystywana jest aparatura GPS – można dość precyzyjnie wskazać miejsca szczególnie zagrożone. Parę tygodni temu naukowcy prowadzący badania w zachodniej części Himalajów ostrzegli, że poważnie zagrożony jest Kaszmir, gdzie mieszka 10 mln ludzi. Inna grupa badaczy w tym samym czasie ostrzegła przed ponownym silnym trzęsieniem na wyspie Haiti. Tym razem może ono objąć również Dominikanę – jej stolica Santo Domingo leży blisko uskoku tektonicznego, który ostatnio się uaktywnił.

Najważniejsza prewencja
Nie sposób powiedzieć, czy kataklizm uderzy dziś, za tydzień, czy za pięć lat. Zeszłoroczny przykład Japonii, a także trwający obecnie horror nowozelandzkiego miasta Christchurch, którego mieszkańcy od półtora roku są nękani silnymi trzęsieniami, pokazuje, że niektórych zamiarów natury nie da się przewidzieć nawet w przybliżeniu. Żywioł uderza bez ostrzeżenia. Naukowcy byli zdumieni gigantyczną siłą podwodnych wstrząsów w pobliżu Sumatry w 2004 r. i Honsiu w 2011 r., po których zrodziły się zabójcze fale tsunami. Dlatego wciąż przypominają: najważniejsza jest prewencja. Doskonale wiadomo, gdzie ziemia może się silnie zatrząść.

Dwie główne strefy sejsmiczne na globie to „wulkaniczny krąg ognia” wokół Pacyfiku oraz pas od Morza Śródziemnego przez Anatolię, Azję Środkową, Tybet i Himalaje po Indonezję. Tu zawsze trzeba się liczyć ze wstrząsem. Nawet jeśli od kilku stuleci jest względnie spokojnie, to zwykle z badań historycznych wynika, że wcześniej bywało znacznie mniej przyjemnie. Pewnego dnia skały mogą się znów obudzić. Prewencja to przede wszystkim budownictwo odporne na wstrząsy oraz system ostrzegawczy, który potrafi w ciągu kilkunastu sekund zawiadomić ludzi, że niedaleko doszło do silnego wstrząsu i za chwilę ziemia pod ich stopami się zakołysze. Muszą się więc niezwłocznie ukryć, choćby wejść pod biurko.

Takie systemy działają tylko na Tajwanie, w Mexico City i przede wszystkim w Japonii – o nadchodzącym trzęsieniu informują tam telefony komórkowe, stacje radiowe i telewizyjne, internet, syreny i megafony. Dzięki temu zeszłoroczny marcowy wstrząs nie spowodował ofiar. Wzmocnione, zbudowane na amortyzatorach, domy wytrzymały uderzenie. Zabójcze okazały się dopiero fale tsunami, chociaż przed nimi także ostrzegano. Ludzie nie zdołali jednak uciec w głąb lądu albo też nie spodziewali się, że fala dotrze do ich domów.

Czy da się przewidzieć siłę i kierunek huraganu? Po tym, jak w 2005 r. rozszalała Katrina obróciła w ruinę milionowy Nowy Orlean, pytanie to nabrało szczególnej wagi, podobnie jak inne: czy w przyszłości na tyle zapanujemy nad pogodą, że będziemy potrafili osłabić impet niszczycielskiego żywiołu lub też tak zmienić jego trasę, aby ograniczyć szkody? Takie próby podejmowano, jednak bez powodzenia. Przyczyną był brak wiedzy. Stara zasada uczy tymczasem, że jeśli chcesz pokonać silniejszego wroga, najpierw musisz go dobrze poznać.

Naukowcy sporo już wiedzą o cyklonach tropikalnych – tych olbrzymich wirach gorącego powietrza osiągających średnicę kilkuset kilometrów, które każdego roku suną znad równikowego Atlantyku w kierunku Ameryki Północnej i Środkowej, oraz znad Pacyfiku w kierunku Azji Wschodniej. Wiedzą np., że tworzą się one tylko wtedy, gdy temperatura wody wynosi co najmniej 27°C. Takie monstrum zasysa wilgotne powietrze morskie, które potężnymi ramionami płynie w kierunku centralnego pierścienia chmur, gdzie jest spiralnie pompowane na wysokość kilkunastu kilometrów, tracąc stopniowo ciepło i parę wodną. Jednak nie każdy cyklon tropikalny otrzymuje imię. Wszystko zależy od prędkości towarzyszącego mu wiatru. Jeśli nie przekracza 17 m/s (61 km/h), cyklon pozostaje dla świata bezimienny. I bezpieczny.

Początkowo nikt nie przypuszczał, że Katrina przeobrazi się w wir zdolny do zniszczenia milionowego miasta. Tymczasem w ciągu czterech dni prędkość wiatru wokół oka cyklonu przekroczyła 178 km/h, co oznaczało, że stała się huraganem trzeciej kategorii w pięciostopniowej skali Saffira-Simpsona. I nadal rosła w siłę, podczas gdy meteorolodzy próbowali zgadnąć, co zrobi. Dopiero następnego dnia stało się jasne, że idzie na Nowy Orlean. Wciąż niczym potężny odkurzacz wysysała energię z Zatoki Meksykańskiej, a wichry wokół jej centrum dęły już z porażającą prędkością 250 km/h – Katrina awansowała do wąskiego grona najstraszliwszych huraganów piątej kategorii. Teraz przybliżała się w tempie kilkunastu kilometrów na godzinę do gęsto zaludnionych terenów u ujścia Missisipi. Resztę znamy: tuż przed wkroczeniem na ląd nieco osłabła i skręciła na wschód, dzięki czemu jej centrum ominęło Nowy Orlean. Ale miasta i tak to nie uratowało – wiatr pchnął w jego kierunku wody jeziora Pontchartrain. Tamy pękły i aglomeracja znalazła się pod wodą.

Ciągle nieprzewidywalne
Badacze są wciąż bezradni, gdy przychodzi im odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące prognozowania przebiegu tego zjawiska: gdzie dokładnie powstanie następny cyklon, kiedy to się stanie, którą trasą powędruje i – rzecz zapewne najważniejsza – jak będzie silny w momencie, gdy wkroczy na ląd. To wszystko zależy bowiem od zmian pogody zachodzących dosłownie w ciągu paru godzin. Jednak nawet potężne huragany powinny mieć swoje wrażliwe miejsca. Aby je odszukać, niektórzy śmiałkowie są gotowi wsiąść do samolotów i wlecieć do wnętrza tej olbrzymiej naturalnej wirówki.

Dzięki takim nietypowym badaniom, które poza dużą dawką wiedzy o naturze zjawiska wymagają także sporej porcji odwagi oraz mistrzowskich umiejętności pilotażu, dowiadujemy się, jak wirujące monstra wyglądają od środka i gdzie może się znajdować ich słaby punkt. Podczas jednej z takich brawurowych eskapad zorganizowanych w ramach eksperymentu RAINEX amerykańscy naukowcy polecieli w kierunku huraganu trzema samolotami badawczymi. Dwa z nich wykonywały loty wokół cyklonu lub przecinały go wzdłuż linii prostych, natomiast trzeci wlatywał w jego środek, zbliżając się od zewnątrz do najbardziej niebezpiecznej strefy – wału wysokich na kilkanaście kilometrów i sięgających stratosfery chmur burzowych, które otaczają oko cyklonu.

Podczas gdy w samym oku wiatry są słabe, chmury wokół niego wirują z zawrotnymi prędkościami dochodzącymi w największych huraganach do 300 km/h. Zadaniem pilota było takie sterowanie maszyną, aby w pewnym sensie stała się ona częścią huraganu. Krążyła więc, jak cały wir, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara wokół centrum. Jeden fałszywy manewr mógł sprawić, że samolot zostałby porwany przez karuzelę chmur. Znajdująca się w środku ekipa, którą kierował znany badacz huraganów Robert Houze Jr z University of Washington w Seattle, miała co oglądać. I co badać.

Mierzono temperaturę, wilgotność, ciśnienie powietrza, siłę i kierunek wiatru na różnych wysokościach. Bezcenne okazały się pomiary zebrane przez radar dopplerowski mierzący intensywność deszczu w huraganowych chmurach. Dzięki niemu badacze ze zdumieniem obserwowali, jak chmury wokół oka rozszalałego cyklonu zaczynają nagle znikać. Wiatr i deszcz osłabły. Na krótko jednak. W czasie gdy jeden wał huraganowych chmur topniał, na zewnątrz niego rozrastał się już kolejny, który wkrótce znów otoczył oko cyklonu gęstą ścianą. Wichury i ulewy powróciły, uderzając z jeszcze większą mocą.

Huragan ponownie zaczął kręcić swoje szalone piruety. Wcześniej jednak coś na parę godzin ostudziło impet zjawiska. Dlatego Houze uważa, że żywioł pokazał swoją piętę achillesową. – Być może nauczymy się nim sterować po to, by na dobę lub dwie zmniejszyć jego siłę – mówi naukowiec. Planuje on kolejne eskapady lotnicze.

A może wziąć je chłodem?
Amerykanie już raz, pół wieku temu, próbowali uciszyć huragany. Bez skutku. Ale ostatnio znów chcą ruszyć na wojnę z nimi. Nawet Bill Gates zdecydował się finansować takie badania. Koordynowała je firma Intellectual Ventures w Seattle założona przez byłych szefów Microsoftu i hojnie finansowana także przez Gatesa. W wyniku współpracy kilku grup naukowców narodził się ostatnio intrygujący antyhuraganowy patent. Idea polega na schładzaniu rozgrzanej powierzchni oceanu zimną wodą z niżej leżących warstw. Chłodna woda to mniej energii dla cyklonu. Pionową wędrówkę wody wymuszałyby unoszące się na wodzie syfony o średnicy do 100 m i głębokości około 200 m. Fale morskie wlewałyby wodę do takiego syfonu, a ta opadałaby, wymuszając ruch ku górze wody z głębin. Symulacje komputerowe pokazują, że w ten sposób można obniżyć temperaturę na powierzchni oceanu o 1–2°C. Wystarczy na kilkanaście kluczowych godzin. Aby uzyskać pożądany efekt, potrzeba oczywiście nie jednego, ale dziesiątek tysięcy syfonów.

Badacze podkreślają jednak, że ponieważ konstrukcja nie zawiera żadnych elementów ruchomych, a działa wyłącznie dzięki falowaniu morza oraz sile grawitacji, powinna być tania w produkcji i łatwa użyciu. Syfony można szybko rozkładać i składać. Mimo wszystko koszt takiej akcji prewencyjnej i tak byłby olbrzymi. Wstępnie oszacowano go na ponad miliard dolarów. Wciąż jest to wielokrotnie mniej niż straty powodowane przez największe huragany uderzające w wybrzeże USA – podkreślają autorzy pomysłu. To zresztą nie koniec poszukiwań broni antyhuraganowej. Kolejna koncepcja, bardziej mobilna, zakłada zbudowanie armady barek, które za pomocą rur i pomp zasysałyby zimną wodę z głębokości 150–200 m, a następnie rozprowadzały ją na powierzchni oceanu. Jeszcze bardziej śmiała wizja powstała po drugiej stronie Pacyfiku. Japońscy naukowcy obliczyli, że obrona przed silnym tajfunem mogłaby polegać na wysłaniu flotylli około 20 łodzi podwodnych wyposażonych w zestawy rur pompujących w górę około 500 ton zimnej wody na minutę.

W ciągu godziny taka armada mogłaby schłodzić powierzchnię oceanu o 2°C, odcinając cyklon tropikalny od źródła energii. W U SA ostatni projekt powstrzymywania huraganów noszący nazwę Stormfury zamknięto w połowie lat 70., uznając go za porażkę. Dziś jednak badacze tacy jak Houze i inni znają dużo lepiej mechanizm powstawania huraganów. Dwa lata temu uruchomiono nawet specjalny rządowy projekt o nazwie HURRMIT, którego celem jest sprawdzenie, czy w najbliższej dekadzie nie dałoby się powrócić do niektórych dawnych pomysłów oraz zastosować nowe. Jeden z uczestników tego programu William Cotton z Colorado State University jest zdania, że obecnie można znacznie precyzyjniej trafiać w czułe punkty tropikalnego wiru. – Huragany, choć potężne, są czulsze, niż nam się wydaje – zauważa naukowiec. 

Ogniste olbrzymy
Większość wulkan ów znajduje się w pobliżu granic płyt tektonicznych, na jakie podzielona jest wierzchnia warstwa globu. Dymiące stożki wznoszą się również tam, gdzie stara płyta tektoniczna zaczyna pękać – tak jest we wschodniej Afryce. Największą zagadką są wulkany, które nie należą do żadnej z tych kategorii, na przykład Hawaje czy ogniste góry Kamerunu.

Naukowcy podejrzewają, że urosły one w miejscach zwanych plamami gorąca. Prawdopodobnie z wnętrza globu podpływają tu gigantyczne strumienie magmy, która nadtapia skorupę ziemską. Wulkanolodzy dzielą wulkany na czynne, drzemiące i wygasłe. Nie zawsze łatwo jest odróżnić jedne od drugich. Zwykle za czynny wulkan uważa się ten, który eksplodował jakiś czas temu. Takich jest na ziemskich lądach około 500. Wulkanów drzemiących naliczono około 1000 – po raz ostatni wybuchały przed wieloma tysiącami lat. Niektóre z nich pewnie już nigdy się nie odezwą, ale inne mogą jeszcze się przebudzić. Są też wulkany podmorskie, o których nie wiadomo prawie nic, poza tym, że jest ich wiele tysięcy.

Zawsze gotowe
Niektóre z wulkanów nigdy nie idą spać. Na przykład włoski Stromboli na Morzu Tyrreńskim od tysięcy lat urządzający swoje widowiska w stylu światło i dźwięk. Są wulkany, które zapadają wprawdzie w sen, ale ich odpoczynek nie trwa długo, najwyżej kilka lat. Taką górą jest sycylijska Etna – hałaśliwa i dolegliwa, ale w sumie dość przewidywalna. I są niezwykle groźne wulkany, które odzywają się rzadko, ale za to z wielkim hukiem. Należy do nich Wezuwiusz – jeden z najniebezpieczniejszych stożków świata. Wulkany czasami występują grupami. Na Islandii, Hawajach czy w Etiopii znajdują się rozległe pola wulkaniczne połączone systemami potężnych szczelin. Jedna góra budzi tam drugą.

Erupcje odległe od siebie o dziesiątki kilometrów są ze sobą powiązane, ponieważ lawa i gazy pochodzą z tej samej komory magmowej ulokowanej kilka kilometrów pod ziemią. W środkowym Meksyku na wysokości prawie 4000 m n.p.m. znajduje się pole wulkaniczne Michoacán-Guanajuato, na którym naliczono około 1400 cylindrycznych stożków rozrzuconych na powierzchni około 50 tys. km 2. Niektóre z tych otworów pojawiły się dopiero w ostatnich stuleciach, inne są nieczynne od końca epoki lodowcowej. Jednak cała ta kraina jest regularnie podgrzewana przez ciepło z głębi globu. Tylko kilkadziesiąt wulkanów jest stale monitorowanych przez aparaturę naziemną. Należy do nich wspomniany już Wezuwiusz. W promieniu 8 km od jego stożka znajduje się 18 miasteczek, w których łącznie mieszka ponad 700 tys. ludzi. To czerwona strefa – obszar szczególnie zagrożony w przypadku bardzo silnej erupcji. Plany ewakuacyjne dla aglomeracji Neapolu przewidują, że ludzie z czerwonej strefy mieliby tydzień na opuszczenie domów.

Wezuwiusz, wyglądający tak sielankowo i niegroźnie, to wulkan zabójca. Wedle najbardziej dramatycznego scenariusza może się nad nim uformować chmura gorącego ga-zu i popiołu, która pomknie w dół zboczy. W taki sposób przebiegała gigantyczna erupcja 3,8 tys. lat temu. Zniszczone zostało wszystko w promieniu 20 km. Ci, którzy dziś znaleźliby się w zasięgu gazowo-pyłowej chmury, byliby bez szans. Tak jak bez szans byli mieszkańcy Pompejów podczas erupcji w 79 r. Rzymskie miasto znajdowało się w odległości 10 km od wierzchołka góry. Długo uważano, że ludzie w Pompejach zostali uduszeni przez wulkaniczny popiół. Ostatnio jednak naukowcy doszli do wniosku, że przyczyna śmierci większości pompejan mogła być inna – zostali usmażeni przez chmurę gazów i pyłów o temperaturze 250–300°C, która sunęła z prędkością 100 km/h. – Wezuwiusz jest jak beczka pełna prochu – mówi Peter Baxter, profesor medycyny z Cambridge University, który analizuje, jak wulkany zabijają ludzi. Uczestniczył w badaniach innych potencjalnie groźnych gór, m.in. Teide na Wyspach Kanaryjskich, Sete Cidades na Azorach oraz Soufričre Hills na należącej do Wielkiej Brytanii karaibskiej wyspie Montserrat. Ta ostatnia mocno ucierpiała podczas gwałtownej erupcji w 1997 r.

Była to eksplozja podobna do wybuchu Wezuwiusza w 79 r. Zniszczyła wiele miejscowości, lecz śmierć poniosło tylko około 20 osób. Wcześniej wiele tysięcy ewakuowano. Dla porównania, podczas równie nagłej eksplozji wulkanu Mount Pelée na niedalekiej Martynice w 1902 r. chmura gazów i pyłów rozgrzanych do 800°C zabiła 30 tys. ludzi. Lądem, który w całości zawdzięcza istnienie wulkanizmowi, jest Islandia. Wyspa leży na grzbiecie śródoceanicznym przeciętym wzdłuż olbrzymią doliną zwaną ryftem. Wylewająca się z niego lawa buduje nową skorupę oceaniczną. Ponieważ magma dostarcza Islandii mnóstwo ciepła, są tu liczne gorące źródła oraz gejzery regularnie wyrzucające w powietrze fontanny gorącej wody.

Tylko w kilku miejscach na świecie gejzery występują równie licznie. Najwięcej, około 400, znajduje się w Parku Narodowym Yellowstone w USA, poza tym ich skupiska znajdują się na Nowej Zelandii, Alasce i Kamczatce. Najbardziej aktywnym i najwyższym wulkanem Islandii jest Hekla, w średniowieczu uważana za bramę do piekielnych czeluści. Średnio raz na kilkadziesiąt lat (ostatnio w 2000 r.) wyrzuca duże ilości lawy, bomb wulkanicznych, gazów i przede wszystkim popiołów, które zasypują wyspę. Osobliwość stanowi ukryty pod lodowcem wulkan Grimsvötn, którego częste erupcje powodują topnienie największego europejskiego lodowca – Vatnajökull – i wywołują powodzie zwane jökulhlaup. Grimsvötn dymił ostatni raz wiosną 2011 r., a pyłu było tyle, że w Wielkiej Brytanii odwołano ponad tysiąc lotów.

Rok wcześniej jeszcze większe zamieszanie wywołał wulkan Eyjafjallajökull, który obudził się po 200 latach. Początkowo wypluwał średnio 750 ton pyłu na sekundę. Jego cząstki były bardzo drobne i wiatr łatwo je porywał, a ponieważ akurat dmuchało w kierunku Europy, pamiętamy, czym to się skończyło: mieliśmy tydzień bez podróży lotniczych. Jednego można być pewnym – jeszcze nieraz któraś z islandzkich gór ognia utrudni nam życie. Nie ma z nimi żartów. Potężny strumień ciepła podgrzewa też od spodu Hawaje, gdzie znajdują się największe ziemskie wulkany Mauna Loa i Mauna Kea. Od podstawy na dnie oceanu mają ponad 9 km wysokości. Są zbudowane z lawy bazaltowej, która ze względu na małą lepkość płynie szybko i rozlewa się szeroko.

Stąd ich nazwa – wulkany tarczowe. W przeszłości wulkanem tarczowym była też Etna, potem jednak wzbogaciła swój repertuar o popioły, dymy i okruchy skał. Zyskała dzięki temu stromą stożkową sylwetkę typową dla stratowulkanów. Pięknym przykładem stratowulkanu jest Fudżi – najwyższy szczyt Japonii. Choć uznawany za czynny, ostatni raz dymił przed 300 laty. Nic dziwnego, że stał się celem wycieczek i pielgrzymek. Złą renomę w Japonii ma za to wulkan Unzen na wyspie Kiusiu, którego erupcja w 1991 r. zabiła ponad 40 osób, a wzbudzone przezeń pod koniec XVIII w. tsunami było przyczyną śmierci 15 tys. ludzi. Japonia ze swymi licznymi dymiącymi stożkami stanowi część pierścienia ognia, czyli wielkiego kręgu wulkanicznego otaczającego Pacyfik. Do tego piekielnego kręgu należą też setki wulkanów Archipelagu Malajskiego. Tu miała miejsce największa w ostatnich dekadach erupcja. W czerwcu 1991 r. – po sześciu wiekach milczenia! – eksplodował wulkan Pinatubo na Filipinach.

Dzięki wcześniejszej ewakuacji setek tysięcy ludzi zdołano uniknąć wielkiej liczby ofiar. Zginęło około 800 osób. Popioły i lawiny błotne z Pinatubo zniszczyły jednak tysiące domów, a pyły z wulkanu spowiły całą Ziemię. Było ich tak dużo, że osłabiły promieniowanie słoneczne, obniżając na rok temperaturę na Ziemi o 0,5°C. Jeszcze potężniejszy był wybuch indonezyjskiego wulkanu Krakatau w 1883 r. Pozostała po nim dziura w dnie morskim między Sumatrą a Jawą. Fala tsunami wywołana erupcją zabiła 36 tys. ludzi, a spowodowane wybuchem globalne ochłodzenie klimatu trwało trzy lata. Około 1,5 tys. km na wschód od Krakatau znajduje się wyspa Sumbawa, na której wznosi się wulkan Tambora. Jego szczyt wieńczy kaldera, która ma 6 km średnicy i ponad 1 km głębokości. To wielkie zagłębienie powstało po eksplozji w 1815 r. – prawdopodobnie największej na Ziemi w czasach historycznych. Wulkan wypluł wówczas na wysokość ponad 50 km ponad 40 km3 materiału. Erupcję słyszano na odległej o 2000 km Sumatrze.

Niewidoczne, a groźne
Czy można sobie wyobrazić jeszcze większe eksplozje? Owszem. Istnieją jeszcze superwulkany, czyli gigantyczne zbiorniki gorącej magmy, która zbiera się na głębokości kilku kilometrów. Wybuchają, gdy ciśnienie w takim podziemnym rezerwuarze przekroczy wartość graniczną. Superwulkany trudno dostrzec, bo nie mają klasycznego stożka. Za to często ukrywają się pod olbrzymim zapadliskiem w kształcie owalu lub koła. Uczeni zidentyfikowali ślady po kilku eksplozjach, które nastąpiły w ostatnich milionach lat. Taki superwulkan znajduje się pod Yellowstone w USA. Ma długość około 70 km i szerokość około 20 km. W ciągu ostatnich 2 mln lat wybuchał trzykrotnie.

Za każdym razem zasypywał zachodnią i południową część Ameryki Północnej tysiącami kilometrów sześciennych materiałów wulkanicznych. Ostatnia erupcja superwulkanu miała miejsce przed 26,5 tys. lat na Nowej Zelandii. Do atmosfery dostało się wtedy 500 km3 pyłów. Po wybuchu pozostała dziura o średnicy kilkudziesięciu kilometrów. Niezwykle groźny jest indonezyjski superwulkan Toba. Jego wybuch przed 73 tys. lat był największym kataklizmem w dziejach Homo sapiens. Do atmosfery trafiło 2800 km3 skał wulkanicznych. Pyły, które powędrowały do atmosfery, obniżyły na wiele dekad temperaturę na planecie. Przy tych gigantach zwykłe wulkany są jak muchy przy słoniu. Podczas wybuchu Krakatau w 1883 r. w powietrze wyleciało 10 km3 skał, a w wyniku eksplozji Eyjafjallajökull do atmosfery powędrowało 0,2 km3 pyłów. Niby niewiele, ale wystarczyło do sparaliżowania komunikacji lotniczej w Europie. Co by się stało z naszą cywilizacją, gdyby masa tych pyłów była pięć tysięcy razy większa?

Więcej w specjalnym wydaniu miesięcznika „Wiedza i Życie" nr 02/2012 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
01/2020
12/2019
Kalendarium
Styczeń
22
86 lat temu odbyła się pierwsza w historii radiowa transmisja z meczu piłkarskiego (Arsenal F.C.-Sheffield United F.C.)
Warto przeczytać
Czy matematyka w szkole wydawała Ci się trudna? Nudna? Przerażająca?
A może wręcz przeciwnie uwielbiasz matematykę? Niezależnie od odpowiedzi na te pytania, "Matematyka, jakiej nie znacie" jest książką dla Ciebie.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2012-09-26
Furia

Widowiskowa erupcja hawajskiego olbrzyma Mauna Loa.

W 2011 r. żywioły spowodowały straty materialne w wysokości 380 mld dolarów. Poprzednio rekord należał do roku 2005, kiedy straty wyniosły 220 mld USD. 

Żyjemy na niezwykle energetycznym globie. Dwa główne źródła tej energii to gorące wnętrze samej planety oraz Słońce. Z pierwszym związane są takie żywiołowe zjawiska, jak eksplozje wulkanów i trzęsienia ziemi, z drugim – nagłe wylewy rzek następujące po ulewnych opadach, uporczywe susze sprowadzające klęski głodu, czy też tajfuny i huraganowe wiatry, które są konsekwencją zaburzeń w rozkładzie ciśnienia atmosferycznego. W tym ostatnim przypadku jako trzecie ważne źródło destrukcyjnej energii wypada wymienić ruch wirowy Ziemi, który ma spory wpływ na cyrkulację powietrza w atmosferze.

Do kataklizmów pogodowych należą też fale upałów i obfite opady śniegu. Z tymi ostatnimi związane są lawiny – tu wspólnikiem pogody jest grawitacja. Czasami siła ciążenia działa wraz z geologią i pogodą – tak jest w przypadku podstępnych osuwisk, które ożywają po nawalnych deszczach. Tsunami to z kolei efekt sojuszu geologii z wodą morską. Jakby tego było mało, katastrofa może nadciągnąć z kosmosu – życie na naszym globie nieraz doznawało uszczerbku po zderzeniu z wielkim meteorytem. Nauka bada każdy z tych przejawów aktywności przyrody – zarówno z ciekawości, aby poznać mechanizmy, które decydują o ich przebiegu, jak i ze względów praktycznych – aby wiedzieć, czy i jak można się ustrzec przed żywiołami. Warto jednak pamiętać, że trzęsienia ziemi, wulkanizm czy huragany to także przejawy olbrzymiej żywotności naszego globu. Dzięki temu mogło się na nim rozwinąć życie. 

Mordercze drżenie
Rok temu, 11 marca 2011 r., Japonię nawiedziło tragiczne tsunami po potężnym, najsilniejszym w historii kraju, wstrząsie sejsmicznym. Zginęło ponad 20 tys. ludzi. Straty materialne przekroczyły 200 mld dolarów. Rok wcześniej w Haiti żywioł uśmiercił ponad 300 tys. osób. W gruzach legła stolica kraju Port-au- -Prince. W maju 2008 r. w chińskiej prowincji Syczuan liczba ofiar sięgnęła 90 tys. W 2005 r. w północnym Pakistanie zginęło 80 tys. Rok wcześniej inne straszliwe tsunami, które przetoczyło się po Oceanie Indyjskim po wstrząsie w pobliżu Indonezji, zabiło 230 tys. W 2003 r. był południowy Iran (30 tys. ofiar), w 2001 r. – indyjska prowincja Gudżarat (20 tys. ofiar), a w 1999 r. – tureckie miasto Izmit koło Stambułu (także około 20 tys. zabitych). Skąd te przerażające dane? Czyżby Ziemia się nagle ożywiła? Sejsmolodzy kiwają przecząco gło-wami, choć gdy spojrzymy na listę 10 największych trzęsień ziemi od początku XX w., zobaczymy że cztery z nich wystąpiły w ostatniej dekadzie. Naukowcy uważają jednak tę zbieżność za przypadkową.

Statystyki nie wskazują na wzrost średniej aktywności sejsmicznej globu. Gigantyczna liczba ofiar jest ich zdaniem konsekwencją szybkiego zwiększania się liczby ludności w strefach największego zagrożenia trzęsieniami, a także braku prewencji. Powszechny grzech to wznoszenie nieodpornych na wstrząsy domów. Dlatego eksperci obawiają się, że któregoś dnia kataklizm zabije w ciągu paru minut milion ludzi. Wystarczy, że będzie odpowiednio silny i uderzy w jedno z zatłoczonych, a nieprzygotowanych na taki cios, miast w Azji lub Ameryce Południowej. Wśród najbardziej zagrożonych są Islamabad, Katmandu, Kabul, Teheran, Stambuł, Lima, Quito oraz po kilka aglomeracji w Indiach i Chinach. Czy takich kataklizmów nie da się przewidywać? Niestety nie. Za miary natury można jednak do pewnego stopnia poznać, mierząc naprężenia powstające w skałach ściskanych przez siły tektoniczne.

Cofnijmy się na chwilę o kilkanaście lat. 17 sierpnia 1999 r. w tureckim mieście Izmit na wschód od Stambułu nastąpiło trzęsienie o magnitudzie 7,6. W gruzach legła większość domów. Sejsmolodzy w pewnym sensie przewidzieli tę katastrofę. Dwa lat wcześniej Ross Stein i James Dieterich ze Służby Geologicznej Stanów Zjednoczonych (USGS) oraz Aykut Barka z Istanbul Technical University oszacowali na 12% prawdopodobieństwo silnego wstrząsu w okolicach Izmitu. Prognoza obejmowała trzy kolejne dekady. Może się wydać, że 12% to niewiele, ale w innych częściach uskoku, który przecina północną Turcję, ryzyko oceniono na 1–2%. Jeśli zatem ziemia miała gdzieś mocno zadrżeć, to Izmit był pierwszy na liście – argumentowali badacze. Była to pierwsza próba wykorzystania do prognoz nowej hipotezy, według której trzęsienia ziemi zachowują się względem siebie jak kostki domina – poprzednie, modyfikując ciśnienie w skałach, decyduje o tym, gdzie wystąpi następne.

Koncepcja zwana przenoszeniem naprężeń (stress transfer) cieszy się coraz większą popularnością, a badacze przedstawili kolejne prognozy, m.in. dla San Francisco, Tokio i Stambułu. Ryzyko wstrząsu oszacowali na 30–40% w ciągu trzech dekad. Ściślejszej prognozy przedstawić nie sposób. Ale zdaniem sejsmologów to i tak dużo. Na więcej nie ma co liczyć. Niemniej znając historię trzęsień w okolicy oraz mierząc tempo przesuwania się mas skalnych po obu stronach niebezpiecznego uskoku tektonicznego – do tego drugiego wykorzystywana jest aparatura GPS – można dość precyzyjnie wskazać miejsca szczególnie zagrożone. Parę tygodni temu naukowcy prowadzący badania w zachodniej części Himalajów ostrzegli, że poważnie zagrożony jest Kaszmir, gdzie mieszka 10 mln ludzi. Inna grupa badaczy w tym samym czasie ostrzegła przed ponownym silnym trzęsieniem na wyspie Haiti. Tym razem może ono objąć również Dominikanę – jej stolica Santo Domingo leży blisko uskoku tektonicznego, który ostatnio się uaktywnił.

Najważniejsza prewencja
Nie sposób powiedzieć, czy kataklizm uderzy dziś, za tydzień, czy za pięć lat. Zeszłoroczny przykład Japonii, a także trwający obecnie horror nowozelandzkiego miasta Christchurch, którego mieszkańcy od półtora roku są nękani silnymi trzęsieniami, pokazuje, że niektórych zamiarów natury nie da się przewidzieć nawet w przybliżeniu. Żywioł uderza bez ostrzeżenia. Naukowcy byli zdumieni gigantyczną siłą podwodnych wstrząsów w pobliżu Sumatry w 2004 r. i Honsiu w 2011 r., po których zrodziły się zabójcze fale tsunami. Dlatego wciąż przypominają: najważniejsza jest prewencja. Doskonale wiadomo, gdzie ziemia może się silnie zatrząść.

Dwie główne strefy sejsmiczne na globie to „wulkaniczny krąg ognia” wokół Pacyfiku oraz pas od Morza Śródziemnego przez Anatolię, Azję Środkową, Tybet i Himalaje po Indonezję. Tu zawsze trzeba się liczyć ze wstrząsem. Nawet jeśli od kilku stuleci jest względnie spokojnie, to zwykle z badań historycznych wynika, że wcześniej bywało znacznie mniej przyjemnie. Pewnego dnia skały mogą się znów obudzić. Prewencja to przede wszystkim budownictwo odporne na wstrząsy oraz system ostrzegawczy, który potrafi w ciągu kilkunastu sekund zawiadomić ludzi, że niedaleko doszło do silnego wstrząsu i za chwilę ziemia pod ich stopami się zakołysze. Muszą się więc niezwłocznie ukryć, choćby wejść pod biurko.

Takie systemy działają tylko na Tajwanie, w Mexico City i przede wszystkim w Japonii – o nadchodzącym trzęsieniu informują tam telefony komórkowe, stacje radiowe i telewizyjne, internet, syreny i megafony. Dzięki temu zeszłoroczny marcowy wstrząs nie spowodował ofiar. Wzmocnione, zbudowane na amortyzatorach, domy wytrzymały uderzenie. Zabójcze okazały się dopiero fale tsunami, chociaż przed nimi także ostrzegano. Ludzie nie zdołali jednak uciec w głąb lądu albo też nie spodziewali się, że fala dotrze do ich domów.

Czy da się przewidzieć siłę i kierunek huraganu? Po tym, jak w 2005 r. rozszalała Katrina obróciła w ruinę milionowy Nowy Orlean, pytanie to nabrało szczególnej wagi, podobnie jak inne: czy w przyszłości na tyle zapanujemy nad pogodą, że będziemy potrafili osłabić impet niszczycielskiego żywiołu lub też tak zmienić jego trasę, aby ograniczyć szkody? Takie próby podejmowano, jednak bez powodzenia. Przyczyną był brak wiedzy. Stara zasada uczy tymczasem, że jeśli chcesz pokonać silniejszego wroga, najpierw musisz go dobrze poznać.

Naukowcy sporo już wiedzą o cyklonach tropikalnych – tych olbrzymich wirach gorącego powietrza osiągających średnicę kilkuset kilometrów, które każdego roku suną znad równikowego Atlantyku w kierunku Ameryki Północnej i Środkowej, oraz znad Pacyfiku w kierunku Azji Wschodniej. Wiedzą np., że tworzą się one tylko wtedy, gdy temperatura wody wynosi co najmniej 27°C. Takie monstrum zasysa wilgotne powietrze morskie, które potężnymi ramionami płynie w kierunku centralnego pierścienia chmur, gdzie jest spiralnie pompowane na wysokość kilkunastu kilometrów, tracąc stopniowo ciepło i parę wodną. Jednak nie każdy cyklon tropikalny otrzymuje imię. Wszystko zależy od prędkości towarzyszącego mu wiatru. Jeśli nie przekracza 17 m/s (61 km/h), cyklon pozostaje dla świata bezimienny. I bezpieczny.

Początkowo nikt nie przypuszczał, że Katrina przeobrazi się w wir zdolny do zniszczenia milionowego miasta. Tymczasem w ciągu czterech dni prędkość wiatru wokół oka cyklonu przekroczyła 178 km/h, co oznaczało, że stała się huraganem trzeciej kategorii w pięciostopniowej skali Saffira-Simpsona. I nadal rosła w siłę, podczas gdy meteorolodzy próbowali zgadnąć, co zrobi. Dopiero następnego dnia stało się jasne, że idzie na Nowy Orlean. Wciąż niczym potężny odkurzacz wysysała energię z Zatoki Meksykańskiej, a wichry wokół jej centrum dęły już z porażającą prędkością 250 km/h – Katrina awansowała do wąskiego grona najstraszliwszych huraganów piątej kategorii. Teraz przybliżała się w tempie kilkunastu kilometrów na godzinę do gęsto zaludnionych terenów u ujścia Missisipi. Resztę znamy: tuż przed wkroczeniem na ląd nieco osłabła i skręciła na wschód, dzięki czemu jej centrum ominęło Nowy Orlean. Ale miasta i tak to nie uratowało – wiatr pchnął w jego kierunku wody jeziora Pontchartrain. Tamy pękły i aglomeracja znalazła się pod wodą.

Ciągle nieprzewidywalne
Badacze są wciąż bezradni, gdy przychodzi im odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące prognozowania przebiegu tego zjawiska: gdzie dokładnie powstanie następny cyklon, kiedy to się stanie, którą trasą powędruje i – rzecz zapewne najważniejsza – jak będzie silny w momencie, gdy wkroczy na ląd. To wszystko zależy bowiem od zmian pogody zachodzących dosłownie w ciągu paru godzin. Jednak nawet potężne huragany powinny mieć swoje wrażliwe miejsca. Aby je odszukać, niektórzy śmiałkowie są gotowi wsiąść do samolotów i wlecieć do wnętrza tej olbrzymiej naturalnej wirówki.

Dzięki takim nietypowym badaniom, które poza dużą dawką wiedzy o naturze zjawiska wymagają także sporej porcji odwagi oraz mistrzowskich umiejętności pilotażu, dowiadujemy się, jak wirujące monstra wyglądają od środka i gdzie może się znajdować ich słaby punkt. Podczas jednej z takich brawurowych eskapad zorganizowanych w ramach eksperymentu RAINEX amerykańscy naukowcy polecieli w kierunku huraganu trzema samolotami badawczymi. Dwa z nich wykonywały loty wokół cyklonu lub przecinały go wzdłuż linii prostych, natomiast trzeci wlatywał w jego środek, zbliżając się od zewnątrz do najbardziej niebezpiecznej strefy – wału wysokich na kilkanaście kilometrów i sięgających stratosfery chmur burzowych, które otaczają oko cyklonu.

Podczas gdy w samym oku wiatry są słabe, chmury wokół niego wirują z zawrotnymi prędkościami dochodzącymi w największych huraganach do 300 km/h. Zadaniem pilota było takie sterowanie maszyną, aby w pewnym sensie stała się ona częścią huraganu. Krążyła więc, jak cały wir, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara wokół centrum. Jeden fałszywy manewr mógł sprawić, że samolot zostałby porwany przez karuzelę chmur. Znajdująca się w środku ekipa, którą kierował znany badacz huraganów Robert Houze Jr z University of Washington w Seattle, miała co oglądać. I co badać.

Mierzono temperaturę, wilgotność, ciśnienie powietrza, siłę i kierunek wiatru na różnych wysokościach. Bezcenne okazały się pomiary zebrane przez radar dopplerowski mierzący intensywność deszczu w huraganowych chmurach. Dzięki niemu badacze ze zdumieniem obserwowali, jak chmury wokół oka rozszalałego cyklonu zaczynają nagle znikać. Wiatr i deszcz osłabły. Na krótko jednak. W czasie gdy jeden wał huraganowych chmur topniał, na zewnątrz niego rozrastał się już kolejny, który wkrótce znów otoczył oko cyklonu gęstą ścianą. Wichury i ulewy powróciły, uderzając z jeszcze większą mocą.

Huragan ponownie zaczął kręcić swoje szalone piruety. Wcześniej jednak coś na parę godzin ostudziło impet zjawiska. Dlatego Houze uważa, że żywioł pokazał swoją piętę achillesową. – Być może nauczymy się nim sterować po to, by na dobę lub dwie zmniejszyć jego siłę – mówi naukowiec. Planuje on kolejne eskapady lotnicze.

A może wziąć je chłodem?
Amerykanie już raz, pół wieku temu, próbowali uciszyć huragany. Bez skutku. Ale ostatnio znów chcą ruszyć na wojnę z nimi. Nawet Bill Gates zdecydował się finansować takie badania. Koordynowała je firma Intellectual Ventures w Seattle założona przez byłych szefów Microsoftu i hojnie finansowana także przez Gatesa. W wyniku współpracy kilku grup naukowców narodził się ostatnio intrygujący antyhuraganowy patent. Idea polega na schładzaniu rozgrzanej powierzchni oceanu zimną wodą z niżej leżących warstw. Chłodna woda to mniej energii dla cyklonu. Pionową wędrówkę wody wymuszałyby unoszące się na wodzie syfony o średnicy do 100 m i głębokości około 200 m. Fale morskie wlewałyby wodę do takiego syfonu, a ta opadałaby, wymuszając ruch ku górze wody z głębin. Symulacje komputerowe pokazują, że w ten sposób można obniżyć temperaturę na powierzchni oceanu o 1–2°C. Wystarczy na kilkanaście kluczowych godzin. Aby uzyskać pożądany efekt, potrzeba oczywiście nie jednego, ale dziesiątek tysięcy syfonów.

Badacze podkreślają jednak, że ponieważ konstrukcja nie zawiera żadnych elementów ruchomych, a działa wyłącznie dzięki falowaniu morza oraz sile grawitacji, powinna być tania w produkcji i łatwa użyciu. Syfony można szybko rozkładać i składać. Mimo wszystko koszt takiej akcji prewencyjnej i tak byłby olbrzymi. Wstępnie oszacowano go na ponad miliard dolarów. Wciąż jest to wielokrotnie mniej niż straty powodowane przez największe huragany uderzające w wybrzeże USA – podkreślają autorzy pomysłu. To zresztą nie koniec poszukiwań broni antyhuraganowej. Kolejna koncepcja, bardziej mobilna, zakłada zbudowanie armady barek, które za pomocą rur i pomp zasysałyby zimną wodę z głębokości 150–200 m, a następnie rozprowadzały ją na powierzchni oceanu. Jeszcze bardziej śmiała wizja powstała po drugiej stronie Pacyfiku. Japońscy naukowcy obliczyli, że obrona przed silnym tajfunem mogłaby polegać na wysłaniu flotylli około 20 łodzi podwodnych wyposażonych w zestawy rur pompujących w górę około 500 ton zimnej wody na minutę.

W ciągu godziny taka armada mogłaby schłodzić powierzchnię oceanu o 2°C, odcinając cyklon tropikalny od źródła energii. W U SA ostatni projekt powstrzymywania huraganów noszący nazwę Stormfury zamknięto w połowie lat 70., uznając go za porażkę. Dziś jednak badacze tacy jak Houze i inni znają dużo lepiej mechanizm powstawania huraganów. Dwa lata temu uruchomiono nawet specjalny rządowy projekt o nazwie HURRMIT, którego celem jest sprawdzenie, czy w najbliższej dekadzie nie dałoby się powrócić do niektórych dawnych pomysłów oraz zastosować nowe. Jeden z uczestników tego programu William Cotton z Colorado State University jest zdania, że obecnie można znacznie precyzyjniej trafiać w czułe punkty tropikalnego wiru. – Huragany, choć potężne, są czulsze, niż nam się wydaje – zauważa naukowiec. 

Ogniste olbrzymy
Większość wulkan ów znajduje się w pobliżu granic płyt tektonicznych, na jakie podzielona jest wierzchnia warstwa globu. Dymiące stożki wznoszą się również tam, gdzie stara płyta tektoniczna zaczyna pękać – tak jest we wschodniej Afryce. Największą zagadką są wulkany, które nie należą do żadnej z tych kategorii, na przykład Hawaje czy ogniste góry Kamerunu.

Naukowcy podejrzewają, że urosły one w miejscach zwanych plamami gorąca. Prawdopodobnie z wnętrza globu podpływają tu gigantyczne strumienie magmy, która nadtapia skorupę ziemską. Wulkanolodzy dzielą wulkany na czynne, drzemiące i wygasłe. Nie zawsze łatwo jest odróżnić jedne od drugich. Zwykle za czynny wulkan uważa się ten, który eksplodował jakiś czas temu. Takich jest na ziemskich lądach około 500. Wulkanów drzemiących naliczono około 1000 – po raz ostatni wybuchały przed wieloma tysiącami lat. Niektóre z nich pewnie już nigdy się nie odezwą, ale inne mogą jeszcze się przebudzić. Są też wulkany podmorskie, o których nie wiadomo prawie nic, poza tym, że jest ich wiele tysięcy.

Zawsze gotowe
Niektóre z wulkanów nigdy nie idą spać. Na przykład włoski Stromboli na Morzu Tyrreńskim od tysięcy lat urządzający swoje widowiska w stylu światło i dźwięk. Są wulkany, które zapadają wprawdzie w sen, ale ich odpoczynek nie trwa długo, najwyżej kilka lat. Taką górą jest sycylijska Etna – hałaśliwa i dolegliwa, ale w sumie dość przewidywalna. I są niezwykle groźne wulkany, które odzywają się rzadko, ale za to z wielkim hukiem. Należy do nich Wezuwiusz – jeden z najniebezpieczniejszych stożków świata. Wulkany czasami występują grupami. Na Islandii, Hawajach czy w Etiopii znajdują się rozległe pola wulkaniczne połączone systemami potężnych szczelin. Jedna góra budzi tam drugą.

Erupcje odległe od siebie o dziesiątki kilometrów są ze sobą powiązane, ponieważ lawa i gazy pochodzą z tej samej komory magmowej ulokowanej kilka kilometrów pod ziemią. W środkowym Meksyku na wysokości prawie 4000 m n.p.m. znajduje się pole wulkaniczne Michoacán-Guanajuato, na którym naliczono około 1400 cylindrycznych stożków rozrzuconych na powierzchni około 50 tys. km 2. Niektóre z tych otworów pojawiły się dopiero w ostatnich stuleciach, inne są nieczynne od końca epoki lodowcowej. Jednak cała ta kraina jest regularnie podgrzewana przez ciepło z głębi globu. Tylko kilkadziesiąt wulkanów jest stale monitorowanych przez aparaturę naziemną. Należy do nich wspomniany już Wezuwiusz. W promieniu 8 km od jego stożka znajduje się 18 miasteczek, w których łącznie mieszka ponad 700 tys. ludzi. To czerwona strefa – obszar szczególnie zagrożony w przypadku bardzo silnej erupcji. Plany ewakuacyjne dla aglomeracji Neapolu przewidują, że ludzie z czerwonej strefy mieliby tydzień na opuszczenie domów.

Wezuwiusz, wyglądający tak sielankowo i niegroźnie, to wulkan zabójca. Wedle najbardziej dramatycznego scenariusza może się nad nim uformować chmura gorącego ga-zu i popiołu, która pomknie w dół zboczy. W taki sposób przebiegała gigantyczna erupcja 3,8 tys. lat temu. Zniszczone zostało wszystko w promieniu 20 km. Ci, którzy dziś znaleźliby się w zasięgu gazowo-pyłowej chmury, byliby bez szans. Tak jak bez szans byli mieszkańcy Pompejów podczas erupcji w 79 r. Rzymskie miasto znajdowało się w odległości 10 km od wierzchołka góry. Długo uważano, że ludzie w Pompejach zostali uduszeni przez wulkaniczny popiół. Ostatnio jednak naukowcy doszli do wniosku, że przyczyna śmierci większości pompejan mogła być inna – zostali usmażeni przez chmurę gazów i pyłów o temperaturze 250–300°C, która sunęła z prędkością 100 km/h. – Wezuwiusz jest jak beczka pełna prochu – mówi Peter Baxter, profesor medycyny z Cambridge University, który analizuje, jak wulkany zabijają ludzi. Uczestniczył w badaniach innych potencjalnie groźnych gór, m.in. Teide na Wyspach Kanaryjskich, Sete Cidades na Azorach oraz Soufričre Hills na należącej do Wielkiej Brytanii karaibskiej wyspie Montserrat. Ta ostatnia mocno ucierpiała podczas gwałtownej erupcji w 1997 r.

Była to eksplozja podobna do wybuchu Wezuwiusza w 79 r. Zniszczyła wiele miejscowości, lecz śmierć poniosło tylko około 20 osób. Wcześniej wiele tysięcy ewakuowano. Dla porównania, podczas równie nagłej eksplozji wulkanu Mount Pelée na niedalekiej Martynice w 1902 r. chmura gazów i pyłów rozgrzanych do 800°C zabiła 30 tys. ludzi. Lądem, który w całości zawdzięcza istnienie wulkanizmowi, jest Islandia. Wyspa leży na grzbiecie śródoceanicznym przeciętym wzdłuż olbrzymią doliną zwaną ryftem. Wylewająca się z niego lawa buduje nową skorupę oceaniczną. Ponieważ magma dostarcza Islandii mnóstwo ciepła, są tu liczne gorące źródła oraz gejzery regularnie wyrzucające w powietrze fontanny gorącej wody.

Tylko w kilku miejscach na świecie gejzery występują równie licznie. Najwięcej, około 400, znajduje się w Parku Narodowym Yellowstone w USA, poza tym ich skupiska znajdują się na Nowej Zelandii, Alasce i Kamczatce. Najbardziej aktywnym i najwyższym wulkanem Islandii jest Hekla, w średniowieczu uważana za bramę do piekielnych czeluści. Średnio raz na kilkadziesiąt lat (ostatnio w 2000 r.) wyrzuca duże ilości lawy, bomb wulkanicznych, gazów i przede wszystkim popiołów, które zasypują wyspę. Osobliwość stanowi ukryty pod lodowcem wulkan Grimsvötn, którego częste erupcje powodują topnienie największego europejskiego lodowca – Vatnajökull – i wywołują powodzie zwane jökulhlaup. Grimsvötn dymił ostatni raz wiosną 2011 r., a pyłu było tyle, że w Wielkiej Brytanii odwołano ponad tysiąc lotów.

Rok wcześniej jeszcze większe zamieszanie wywołał wulkan Eyjafjallajökull, który obudził się po 200 latach. Początkowo wypluwał średnio 750 ton pyłu na sekundę. Jego cząstki były bardzo drobne i wiatr łatwo je porywał, a ponieważ akurat dmuchało w kierunku Europy, pamiętamy, czym to się skończyło: mieliśmy tydzień bez podróży lotniczych. Jednego można być pewnym – jeszcze nieraz któraś z islandzkich gór ognia utrudni nam życie. Nie ma z nimi żartów. Potężny strumień ciepła podgrzewa też od spodu Hawaje, gdzie znajdują się największe ziemskie wulkany Mauna Loa i Mauna Kea. Od podstawy na dnie oceanu mają ponad 9 km wysokości. Są zbudowane z lawy bazaltowej, która ze względu na małą lepkość płynie szybko i rozlewa się szeroko.

Stąd ich nazwa – wulkany tarczowe. W przeszłości wulkanem tarczowym była też Etna, potem jednak wzbogaciła swój repertuar o popioły, dymy i okruchy skał. Zyskała dzięki temu stromą stożkową sylwetkę typową dla stratowulkanów. Pięknym przykładem stratowulkanu jest Fudżi – najwyższy szczyt Japonii. Choć uznawany za czynny, ostatni raz dymił przed 300 laty. Nic dziwnego, że stał się celem wycieczek i pielgrzymek. Złą renomę w Japonii ma za to wulkan Unzen na wyspie Kiusiu, którego erupcja w 1991 r. zabiła ponad 40 osób, a wzbudzone przezeń pod koniec XVIII w. tsunami było przyczyną śmierci 15 tys. ludzi. Japonia ze swymi licznymi dymiącymi stożkami stanowi część pierścienia ognia, czyli wielkiego kręgu wulkanicznego otaczającego Pacyfik. Do tego piekielnego kręgu należą też setki wulkanów Archipelagu Malajskiego. Tu miała miejsce największa w ostatnich dekadach erupcja. W czerwcu 1991 r. – po sześciu wiekach milczenia! – eksplodował wulkan Pinatubo na Filipinach.

Dzięki wcześniejszej ewakuacji setek tysięcy ludzi zdołano uniknąć wielkiej liczby ofiar. Zginęło około 800 osób. Popioły i lawiny błotne z Pinatubo zniszczyły jednak tysiące domów, a pyły z wulkanu spowiły całą Ziemię. Było ich tak dużo, że osłabiły promieniowanie słoneczne, obniżając na rok temperaturę na Ziemi o 0,5°C. Jeszcze potężniejszy był wybuch indonezyjskiego wulkanu Krakatau w 1883 r. Pozostała po nim dziura w dnie morskim między Sumatrą a Jawą. Fala tsunami wywołana erupcją zabiła 36 tys. ludzi, a spowodowane wybuchem globalne ochłodzenie klimatu trwało trzy lata. Około 1,5 tys. km na wschód od Krakatau znajduje się wyspa Sumbawa, na której wznosi się wulkan Tambora. Jego szczyt wieńczy kaldera, która ma 6 km średnicy i ponad 1 km głębokości. To wielkie zagłębienie powstało po eksplozji w 1815 r. – prawdopodobnie największej na Ziemi w czasach historycznych. Wulkan wypluł wówczas na wysokość ponad 50 km ponad 40 km3 materiału. Erupcję słyszano na odległej o 2000 km Sumatrze.

Niewidoczne, a groźne
Czy można sobie wyobrazić jeszcze większe eksplozje? Owszem. Istnieją jeszcze superwulkany, czyli gigantyczne zbiorniki gorącej magmy, która zbiera się na głębokości kilku kilometrów. Wybuchają, gdy ciśnienie w takim podziemnym rezerwuarze przekroczy wartość graniczną. Superwulkany trudno dostrzec, bo nie mają klasycznego stożka. Za to często ukrywają się pod olbrzymim zapadliskiem w kształcie owalu lub koła. Uczeni zidentyfikowali ślady po kilku eksplozjach, które nastąpiły w ostatnich milionach lat. Taki superwulkan znajduje się pod Yellowstone w USA. Ma długość około 70 km i szerokość około 20 km. W ciągu ostatnich 2 mln lat wybuchał trzykrotnie.

Za każdym razem zasypywał zachodnią i południową część Ameryki Północnej tysiącami kilometrów sześciennych materiałów wulkanicznych. Ostatnia erupcja superwulkanu miała miejsce przed 26,5 tys. lat na Nowej Zelandii. Do atmosfery dostało się wtedy 500 km3 pyłów. Po wybuchu pozostała dziura o średnicy kilkudziesięciu kilometrów. Niezwykle groźny jest indonezyjski superwulkan Toba. Jego wybuch przed 73 tys. lat był największym kataklizmem w dziejach Homo sapiens. Do atmosfery trafiło 2800 km3 skał wulkanicznych. Pyły, które powędrowały do atmosfery, obniżyły na wiele dekad temperaturę na planecie. Przy tych gigantach zwykłe wulkany są jak muchy przy słoniu. Podczas wybuchu Krakatau w 1883 r. w powietrze wyleciało 10 km3 skał, a w wyniku eksplozji Eyjafjallajökull do atmosfery powędrowało 0,2 km3 pyłów. Niby niewiele, ale wystarczyło do sparaliżowania komunikacji lotniczej w Europie. Co by się stało z naszą cywilizacją, gdyby masa tych pyłów była pięć tysięcy razy większa?