tuhka

Tulivuori ja lentoliikenne

To, 08/28/2014 - 05:23 Jari Mäkinen
AVOID-tuhkatutka

Otsikkokuvassa on AVOID-tuhkavaroituslaite asennettuna lentokoneen siipeen. Siitä kerrotaan artikkelin lopussa.

Islannin ilmatieteen laitos on nostanut ja laskenut ilmailijoille tarkoitettua tulivuorivaroitusvärikoodia Bárðarbungan ja sen alueen vulkaanisen toiminnan vuoksi punaiseksi ja oranssiksi (korkein ja toiseksi korkein varoitustaso) kuluneen kahden viikon aikana useaan kertaan. Lisäksi läheisen Askjan koodi on on noussut keltaiseksi, eli sitä pidetään silmällä.

Syy luokituksen muuntamiseen on voimakkaan, tuhkaa ilmaa päästävän ja siten lentoliikennettä sekä ilmailua haittaavan tuhkapilven todennäköisyyden muuntuminen jatkuvasti. Tilanne on epävakaa, mutta yleisen arvion mukaan mahdollinen pilvi jäisi syntyessään pieneksi ja pysyisi matalalla.

Tilannetta seurataan jatkuvasti päivittyvässä pääartikkelissamme

Suurempi haitta lentämiselle on toisella puolella maailmaa parhaillaan käynnissä olevasta räjähdysmäisestä tulivuorenpurkauksesta: Papua-Uudessa-Guineassa yöllä alkanut Tavurvurin purkaus haittaa olennaisesti mm. Australiaan suuntaavia tai sieltä Aasiaan kulkevia lentoja. Purkaus on syössyt tuhkaa korkealle ilmakehään ja on mahdollista, että pilvi työntyy myös Australian päälle.

Parempi koordinointi kuin vuonna 2010

Euroopan ilmailuturvallisuusvirasto EASA on julkistanut asiaan liittyen lentäjille, lentoyhtiöille ja lennonjohdoille tarkoitetun tiedotteen, missä summataan ohjeita, joita mahdollisen suuren purkauksen sattuessa noudatetaan.

Keväällä 2010 Euroopan lentoliikenne oli täysin varautumaton laajamittaiseen tuhkapilven leviämiseen, minkä vuoksi suuressa osassa mannerta liikennettä jouduttiin rajoittamaan, uudelleenreitittämään ja jopa pysäyttämään kokonaan. Pahimmillaan valtaosassa Eurooppaa lentokoneet pysyivät kentillä viikon ajan.

Nyt tiedetään, että lentäminen olisi ollut mahdollista monissa tapauksissa ja useilla alueilla; kuten lentoliikenteessä muutenkin, turvatoimiin ryhdyttiin varmuuden vuoksi, sillä tuhkan aiheuttama lento-onnettomuus olisi ollut pahempi vaihtoehto.

Miten tuulee?

Islannissa tapahtui suuri purkaus marraskuussa 2011: Grímsvötn -alueen purkaus oli suurin purkaus Islannissa 50 vuoteen, mutta siitä ei aiheutunut ongelmia lentämiselle, koska tuuli puhalsi tuhkapilven poispäin Euroopasta ja lentoreiteistä.

Mikäli purkaus alkaisi nyt, olisi tilanne samankaltainen: tuulet puhaltavat pääasiassa kohti koillista, joten tuhka siirtyisi nopeasti Jäämeren päälle. Tilanteen näkee hyvin seuraavassa kuvassa, joka on maapallon tuulitilannemallista:

Mitä vaaraa tuhkasta on lentokoneelle?

Suurin tuhkapilvestä lentokoneille aiheutuva uhka on hienojakoisen tuhkan joutuminen suihkumoottorin sisälle. Tuhkan sisältämien lasinkaltaisten hiukkasten sulamispiste on tyypillisesti noin 600–800°C, ja koska suihkumoottorin sisäinen lämpötila on jopa 1000°C, sulavat silikaattipartikkelit sulavat suihkumoottorin korkeapaineahtimessa ja -turbiinissa ja jähmettyvät jälleen viileämmissä osissa turbiinia tarttuen samalla moottorin siivistöön. Niinpä moottori saattaa jopa sammua.

Paksu tuhkapöly myös toimii kuin karkea santapaperi lentokoneen pinnalla sekä moottoreiden sisällä ja saattaa sumentaa hiomisefektillään ohjaamon ikkunat. Finnairin lentäjä Jussi Ekman kertoo tuhkasta ja lentokoneista hyvin blogissaan.

Tuhkan aiheuttamia vaurioita suihkumoottorin sisällä.

Ilmailun historiassa on useita tapauksia, missä lentokone on joutunut ongelmiin lennettyään tuhkapilveen. Tunnetuimmat tapaukset olivat Alaskassa vuonna 1989 ja Indonesiassa vuonna 1982. Alaskassa hollantilaisen KLM-yhtiön Boeing 747 Jumbo-Jet oli matkallaan Amsterdamista Anchorageen, kun se lensi vanhingossa yllättäen alkaneen Mount Redoubt -tulivuoren purkauksen ilmaan syöksemään paksuun tuhkapilveen, Koneen kaikki moottorit sammuivat ja miehistö onnistui vain vaivoin saamaan moottorit käyntiin ja laskeutumaan Anchorageen.

Indonesian tapaus vuonna 1982 oli hyvin saman kaltainen. Silloin British Airways -yhtiön Boeing 747 lensi Mount Galunggung -tulivuoresta purkautuneeseen tuhkapilveen. Koneen kaikki moottorit sammuivat nytkin, mutta lentäjät kykenivät jälleen liitämään ulos pilvestä ja käynnistämään moottorit ilmassa yksitellen. Nyt tosin yksi moottoreista sammui pian uudelleen, joskin kone pystyi laskeutumaan Jakartaan hyvin ilman sitäkin. Brittilentäjät eivät aluksi edes tienneet lentäneensä tuhkapilveen, eikä lennonjohtokaan ollut siitä tietoinen.

Maapallon vulkaanisesti aktiivisilla alueilla lentäminen tuhkapilvien ohitse on ollut – ja on – rutiinia, mutta vasta Eyjafjallajökullin aiheuttaman laajamittaisen liikenneseisokin jälkeen tuhkaan kiinnitettiin enemmän huomiota. Nyt tuhkapilvien leviämistä osataan nykyisin ennustaa paremmin ja on olemassa laitteistoja, joilla tuhkan pitoisuutta voidaan määrittää helpommin. Näitä laitteita voidaan asentaa nykyisin jopa yksittäisiin liikennelentokoneisiin, jotka voivat näin nähdä jo ennalta edessä olevan tuhkapilven. Otsikkokuvassamme on yksi tällainen (tosin kokeellinen) laite.

Kerroimme uusista, tuhkasta varoittavista laitteistoista artikkelissamme Tuhka ei enää uhkaa lentokoneita – vaikka tuhkasta toki on edelleen suurta uhkaa, mikäli lentokone eksyy paksun tuhkapilven sisään, kun taas ohuemmassa pitoisuudessa lentäminen ei ole niin vaarallista kuin oletettiin.

Nyt myös viranomaisten ohjeistamista on nyttemmin suoraviivaistettu ja tuhkapilvien (kuten muiden ilmailua koskettavien poikkeustilanteiden) aiheuttamia toimia johdetaan yhdestä eurooppalaisesta kriisikeskuksesta.

On siis todennäköistä, että kevään 2010 kaltaista tilannetta ei tulla nyt kokemaan – paitsi jos purkauksesta tulee todella voimakas.

Tuhka ei enää uhkaa lentokoneita

To, 11/14/2013 - 14:14 Jari Mäkinen
Tuhkaa taivaalle

Se, että tulivuorten ilmaan nostama vulkaaninen tuhka on hyvin vaarallista liikennelentokoneiden moottoreille on tiedetty pitkään. Niinpä kun keväällä 2010 Islannin Eyjafjallajökull -tulivuori päästi taivaalle suuren pilven ja pitkään jatkunut purkaus toi tuhkaa Euroopan taivaalle, oli ainoa varmasti tehokas tapa välttää onnettomuudet olla yksinkertaisesti lentämättä.

Jälkikäteen on helppo olla viisas ja todeta, että suuri osa varmuuden vuoksi tehdyistä lentorajoituksista oli ylimitoitettuja.

Seuraavalla kerralla kun vastaavaa tapahtuu, osataan kuitenkin paitsi asiaan suhtautua paremmin, niin nyt myös tuhkan leviämistä sekä pitoisuutta pystytään mallintamaan sekä ennustamaan paremmin. Lisäksi tällä eilen esitelty uusi tekniikka auttaa havaitsemaan ilmassa olevan tuhkan tehokkaasti.

Kyseessä on AVOID-anturikonsepti (Airborne Volcanic Object Imaging Detector) Norjan ilmatutkimusinstituutin tohtorin Fred Pratan kehittämä infrapunatutkatekniikkaan perustuva laite, joka pystyy havaitsemaan tuhkapilven jopa 100 km koneen edessä. Laitteistoa on kehitetty yhdessä Airbusin, easyJetin ja Pratan perustaman Nicarnica Aviation -yhtiön kanssa ja tavoitteena on tehdä säätutkan tapaan lentokoneeseen asennettava instrumentti, joka mahdollistaa turvallisen lentämisen myös tilanteissa, joissa ilmassa on tuhkaa.

Laitteisto muodostaa kuvia tilanteesta lentäjille ja lentoyhtiön toimintokeskukseen. Maan pinnalla lentokoneista saatavasta tiedosta voidaan muodostaa tarkka käsitys tuhkapilvestä, jolloin ilmatilaa ei tarvitse sulkea turhaan tuhkattomilta alueilta.

AVOID-testilaitteisto asennettuna A430-lentokoneen katolle.

Tekniikaa on nyt syksyn aikana testattu tositoimissa, joskin oikean tulivuoren sijaan tuhkaa vietiin taivaalle Airbus A400M -rahtikoneella. Kone levitti tonnin verran islantilaista tuhkaa ilmakehään 9000–11000 jalan korkeudessa. Näin luotiin vuoden 2010 tulivuorenpurkausta vastaavat olosuhteet. Tämän jälkeen AVOID-anturilla varustettu A340-kone lensi kohti tuhkapilveä ja havaitsi ja mittasi sen noin 60 kilometrin etäisyydeltä.

Kokeessa käytettiin myös Düsseldorfin ammattikorkeakoulun pientä Diamond DA42 -potkurikonetta, joka lensi pilven sisään tehdäkseen mittauksia verrattavaksi AVOID-järjestelmän tuloksiin.

Testissä luotu tuhkapilvi oli noin 180–250 metriä syvä ja halkaisijaltaan 2,8 kilometriä. Aluksi pilven näki paljaalla silmällä, mutta se hajosi nopeasti vaikeaksi havaita.

AVOID-järjestelmä huomasi tuhkapilven ja mittari sen tiheyden, joka oli 0,1–1 g/m2. Tuhkapitoisuus pilvessä oli 100–1000 μg/m3. Tämä vastasi huhti–toukokuussa 2010 Eyjafjallajökulin purkauksessa mitattuja arvoja.

”Islannin tulivuoret muodostavat edelleen uhkan, joten olemme hyvin tyytyväisiä testin tulokseen. Ratkaisun löytäminen on olennaista, jotta emme enää joudu todistamaan kevään 2010 tilannetta – lentojen loppumista Euroopassa useiksi päiviksi”, totesi easyJetin tekninen johtaja Ian Davies yhtiön tiedotteessa.

”Tämä on tärkeä askel teknologian testauksessa ja hyväksynnässä käytettäväksi kaupallisilla lennoilla. EasyJet jatkaa nyt itsenäisen järjestelmän kehittämistä. Aiomme asentaa sellaisen useisiin käytössä oleviin lentokoneisiin vuoden 2014 loppuun mennessä.”

Magnús Tumi Gudmundsson Islannin geotieteiden instituutista sanoo uuden purkauksen vaaran olevan edelleen korkealla: ”Räjähdysmäisiä purkauksia tapahtuu Islannissa keskimäärin joka viides vuosi. Kun tuuli puhaltaa luoteesta, tuhka leviää kohti Eurooppaa, kuten Eyjafjallajökullin purkauksessa. Islannin kaksi aktiivisinta tulivuorta Hekla ja Katla eivät ole purkaantuneet pitkään aikaan, joten niiden voidaan katsoa olevan valmiita purkautumaan. Milloin ja missä seuraava purkaus tapahtuu on mahdotonta ennustaa. Varmaa on, että purkaus tulee.”

15. – 21.4.2010 Euroopan ilmatilassa lennettiin 80% vähemmän kuin normaalisti ja yli 100 000 lentoa peruutettiin. Tämän arvioidaan aiheuttaneen noin 1,9 miljardin euron tappiot ilmailulle.

Videoita testauksesta ja AVOID-tekniikasta