tulivuorenpurkaukset

Islannin Katla-tulivuori valmistautuu purkaukseen - ilmassa ennätysmääriä hiilidioksidia

Pe, 09/14/2018 - 06:12 Jarmo Korteniemi
Kuva: Inga Vitola / Flickr

Tutkijat havaitsivat erään Islannin etelärannikon suurimman tulivuoren tupruttelevan yllättävän suuria määriä erilaisia kaasuja. Käytöksen arvellaan ennakoivan purkausta lähitulevaisuudessa. Alueella liikkuvia kehoitetaan erityiseen varovaisuuteen.

Ryhmä islantilaisia ja brittiläisiä geologeja on perehtynyt Islannin etelärannikolla sijaitsevan Katla-tulivuoren kaasupäästöihin.

"Huomasimme jotain, mikä yllätti meidät täysin. Vuoresta pursuaa koko ajan aivan valtavia määriä hiilidioksidia. Katla pääsee näin maailmanlaajuisesti kolmannelle sijalle niiden tulivuorten joukossa, joiden kaasupäästöjä on mitattu", kertoi Leedsin yliopiston vulkanologi Evgenia Ilyinskaya Islannin yleisradiolle.

Vuori on aiheuttanut tutkijoille päänvaivaa jo jonkin aikaa. Sen aktiivisuus on kasvanut (kirjoitimme aiheesta vuonna 2016 parissakin jutussa), mutta purkausta ei merkeistä huolimatta ole vielä kuulunut.

Vapautuvan hiilidioksidin määrä on noin 20 000 tonnia vuorokaudessa. Sekunnissa sitä siis vapautuu 230 kilogrammaa ja tällä tahdilla vuodessa 7,3 miljoonaa tonnia. Tutkijat havaitsivat myös merkittäviä määriä metaania sekä mädältä kananmunalta haisevaa rikkivetyä. Havainnot tehtiin vuoren yllä kaasujen keräämiseen tarkoitetulla lentokoneella lokakuussa 2016 ja lokakuussa 2017.

Löytö varmistaa viime vuosien uumoilut siitä, että Katla varustautuu merkittävään purkaukseen. Kaasun määrä on niin suuri, etteivät tutkijat usko sen voivan olla peräisin esimerkiksi hydrotermisestä aktiivisuudesta, eikä lähde voi toisaalta olla mikään lähivuorikaan. "Kaasun täytyy olla peräisin juuri vuoren alla hiljalleen sulalla kivellä täyttyvästä magmasäiliöstä", Ilyinskaya kuvailee.

Vuoren alle kerääntyy siis magmaa, johon on sitoutunut merkittäviä määriä erilaisia kaasuja. Nyt ilmoille päässeet määrät ovat tuosta kaasusta kuitenkin vain murto-osa. Loput tuprahtavat ilmaan purkauksen myötä.

Kaasuja voi olla vaarallisen suurina pitoisuuksina myös vuorelta alas valuvissa joissa, erityisesti Emstruá luoteessa ja Múlakvísl kaakossa Vikin kylän itäpuolella. Ihmisiä kehoitetaankin noudattamaan erityisen suurta varovaisuutta vuoren lähettyvillä. Fimmvörðuhálsin suosittu retkeilyreitti kulkee aivan Katlan länsipuolelta. Varovaisuus on tarpeen eritoten Katlaa peittävällä Mýrdalsjökull-jäätiköllä, etenkin sen luolissa seikkaillessaan. Sulavesien kovertamiin luoliin järjestetään joskus vaarallisiakin turistiretkiä, vaikka luolat voivat jopa vuoren lepoaikana täyttyä yllättäen vedestä tai myrkyllisistä kaasuista.

Tutkijat painottavat, että Katlaa täytyy nyt seurata entistä tarkemmin. Vielä ei esimerkiksi tiedetä, onko määrä tasaantunut vai kenties yhä kasvussa. Useiden tulivuorten kaasupäästöjen on havaittu kasvavan hieman ennen purkausta. Aikajänne riippuu vuoresta ja sen kulloisestakin käytöksestä.

Huimista lukemista huolimatta kannattaa muistaa, että Katlan tapauksessa kyse on lopulta varsin lyhytaikaisesta episodista. Purkauksen loputtua se palaa todennäköisesti tapojensa mukaan kymmeniä vuosia kestävään hiljaiseloonsa.

Vertailun vuoksi Suomen kasvihuonekaasupäästöt vastasivat vuonna 2017 noin 56 miljoonaa CO2-ekvivalenttitonnia. Niiden voi siis katsoa olevan noin kahdeksankertaiset Katlan nykytahtiin verrattuna. Ihmiskunta tuottaa fossiilisten poltollaan noin 60 - 100 kertaa enemmän hiilidioksidia kuin kaikki maailman tulivuoritoiminta yhteensä.

Otsikkokuvan taustalla näkyvä Katla on eräs Islannin suurimmista tulivuorista. Saaren runsaan tuhatvuotisen asutushistorian aikana se on purkautunut tyypillisesti 20 - 50 vuoden välein ja yleensä varsin räjähtävällä tavalla. Pisin väli oli 190 vuoden paussi 960 - 1150, jota edelsivät tuhoisa Eldgjá-purkaus ja sen jälkimainingeissa tapahtuneet pari pienempää purkausta.

Viimeinen kunnon purkaus tapahtui vuonna 1918. Tuolloin vuorelta valuneet muta- ja tuhkavyöryt toivat alangolle niin paljon kiviainesta, että meren rantaviivaa siirtyi viitisen kilometriä kauemmas. Tuota seurannutta hiljaiseloa ovat häirinneet vain maanjäristykset, ajoittaiset jäätikkötulvat sekä kolme mahdollista erittäin pientä purkausta vuosina 1955, 1999 ja 2011. Yksikään niistä ei kuitenkaan onnistunut edes sulattamaan reittiä vuorta peittävän jäätikön läpi.

Katlan seuraava purkaus tapahtunee piakkoin, ja vuori onkin purkausvälejä tuijottaen jo hieman "myöhässä" (vaikkei luonto tasaisesti toimikaan). Purkaus aiheuttaa etelärannikolla hyvin todennäköisesti sekä tulvia että terveydelle vaarallisia kaasu- ja tuhkapäästöjä. Vielä ei kuitenkaan voida sanoa onko siihen aikaa vain viikkoja vai jopa muutamia vuosia.

Lähde: Islannin yleisradio

Otsikkokuva: Inga Vitola / Flickr

Italian supertulivuoren purkaushistoria onkin yllättävän vaatimaton

Su, 05/21/2017 - 12:43 Jarmo Korteniemi
Kuva: Jarmo Korteniemi 2017

Campi Flegrei on jyhkeä tulivuori Napolin kupeessa. Sen purkausten yrmeys on hiipunut aikojen saatossa paljon. Tulevaan purkaukseen kannattaa varautua, muttei sitä kannata pelätä.

Campi Flegrei on suuri, mutta paikan päällä varsin huomaamaton tulivuori. Se ei itse asiassa edes ole vuori, vaan pari sisäkkäistä loivareunaista kalderaa (eli romahduksessa syntynyttä kattilalaaksoa). Laakson alueelta löytyy useita purkausaukkoja - joista useat sitten näyttävät omilta pieniltä vuoriltaan. Vuorten laella on vielä näihin yksittäisiin pihauksiin liittyviä pienempiä kalderoita.

Campi Flegrei on vähintäänkin 160 000 vuoden ikäinen. Se on purkautunut 1000–50 000 vuoden välein varsin voimakkaasti (räjähtävyystaso VEI 6–7). Näiden isojen räjähdysten väliin mahtuu lukuisia maltillisempia purkauksia.

Vuoren iäksi sanotaan kuitenkin monissa lähteissä vain 40 000 vuotta. Tuolloin nimittäin sattui vuoren kaikkein suurin tunnettu ja myös tuhoisin purkaus. Sen tuottamat kerrokset peittivät ja/tai tuhosivat suurimman osan vanhemmista jäljistä.

Purkaushistorian monet mutkat

Runsaat 39 000 vuotta sitten vuorella sattui käänteentekevä ja kuuluisa jättipurkaus. Vulkaanisella räjähdysasteikolla tapahtuman taso oli VEI 7–7.1. (VEI eli volcanic explosivity index on logaritminen asteikko, joka kertoo ilmaan nousseen kiviaineksen määrästä ja samalla purkauksen suorasta vaarallisuudesta. Vertailun vuoksi Pompeijin 79 jaa. tuhonnut purkaus oli voimakkuudeltaan VEI 5 ja lentokaaoksen aiheuttanut Eyjafjällajökullin 2010 purkaus Islannissa vain VEI 4.)

Tässä Campi Flegrein suurimmassa purkauksessa ilmaan sinkoutui 150–500 kuutiokilometriä kuumaa kiviainesta, pääosin tuhkaa. Magmasäiliön tyhjentyessä sen katto romahti, synnyttäen suuren noin 20x25 -kilometrisen kalderan. Napoli sijaitsee nykyisin tuon kalderan itäreunalla.

Purkauksen aikaansaama alueellinen tuho oli merkittävää, sillä tuhansia neliökilometrejä Italiaa ja Välimeren aluetta peittyi paksuilla ignimbriitti- ja tuffikerroksilla. Napolin tienoilla peite oli noin sadan metrin paksuinen, ja Mustanmeren pohjoispuolellakin vielä viitisen senttimetriä. Purkaus laski globaalia lämpötilaakin, arviolta 1–2 asteella, muutamaksi vuodeksi. Tapahtuman on myös ehdotettu olevan syynä moniin suurpiirteisesti noina aikoina sattuneisiin sukupuuttoihin, mutta asian syy-seuraussuhteen varmistaminen on työlästä, ellei mahdotonta.

Suuren kalderansa vuoksi Campi Flegrei on saanut epävirallisen tittelin "supertulivuori". Termiä käytetään lähinnä mediassa – tieteellisesti se on täysin turha.

Kuva: Jarmo Korteniemi 2017
Vertaa otsikkokuvaan, jossa näkyvät alueen asutuskeskukset.

Toinen suuri (VEI 6) purkaus sattui noin 15000 vuotta sitten. Tuolloin ilmaan nousi ja ympäristöön levisi "vain" kymmeniä kuutiokilometrejä kiviainesta. Loppuromahduksessa syntyi hieman pyöreämpi 15-kilometrinen kaldera isomman sisälle. Pozzuolin kaupunki sijaitsee tämän kalderan keskellä.

Sittemmin Campi Flegrei on purkautunut noin 20 kertaa kolmessa päävaiheessa (8500–7500 eaa., 6700–6300 eaa. ja 2900–1700 eaa.). Samalla aktiivisuuden keskus on liikkunut ympäri kaldera-aluetta. Kaikki nämä purkaukset olivat kuitenkin pienehköjä (VEI 2–5) ja aiheuttivat vain paikallista tuhoa. Purkausaukkojen kohdalle syntyi pienen vuoren näköisiä tuhkakeiloja.

Historiallisena aikana on sattunut kaksi purkausta. Niistä ensimmäinen oli hyvin vaatimaton (VEI 1, vuonna 1198), ja saattoi itse asiassa olla vain suuri hydroterminen reaktio, eikä suoraan tuliperäinen. Kaikkein viimeisin purkaus (VEI 3) sattui 1538 ja kesti noin viikon.

Kolmen kuulun tulivuoren purkaukset aikajanalla.

Nykyinen aktiivisuus

Viimeisten 70 vuoden aikana Campi Flegrein alueen aktiivisuus on jälleen lisääntynyt. Siellä on sattunut lukuisia maanjäristyksiä 50-luvulta lähtien, ja kalderan keskiosa on alkanut hitaasti kohota - tismalleen Pozzuolin kaupungin alla.

Todennäköisesti luvassa on siis pitkästä aikaa uusi purkaus, mutta itse tapahtumaan voi kulua vielä kymmeniäkin vuosia. Tulivuorten toiminnan ennustaminen ei ole lähimainkaan yhtä tarkkaa kuin purkaustuhojen jälkikäteen tulkitseminen.

Nykyinen kohoaminen on kuitenkin vain alle kolmanneksen vuoden 1538 purkausta edeltäneestä. Tuolloin (mallien mukaan) purkauskeskuksen kohta kohosi noin 17 metrillä purkausta edeltäneen sadan vuoden aikana. Nyt kohoaminen on optimistisimmankin näkemyksen mukaan vasta neljässä metrissä. Tämä tarkoittaa, ettei magmasäiliössä todennäköisesti ole läheskään yhtä suuri paine kuin 479 vuotta sitten.

Jos purkaus sattuu siis pian (eikä vuoren paine kasva sitä ennen), se ei luultavasti tule olemaan kovinkaan suuri. Purkauksen aiheuttamista vaaroista tarkemmin toisessa Campi Flegrei -jutussamme.

Napolin kaakkoispuolella sijaitseva pahamaineinen Vesuvius voi olla yhtä vaarallinen (tai vaarallisempikin) kuin Campi Flegreikin. Pelkästään viimeisen tuhannen vuoden aikana se on purkautunut kymmeniä kertoja, ja sillä on tiettävästi myös ollut useampia suurehkoja (VEI 5) purkauksia kuin Campi Flegreillä! Vesuviuksenkin puolella Napolia lähettyvillä elää paljon väkeä, jotka ovat vaarassa vuoren purkautuessa yllättäen.

Sekä Vesuvius että Campi Flegrei kuuluvat Napolinlahden kohdalle keskittyneeseen Campanin tulivuorikaareen. Italian länsirannikon pitkä tulivuoriketju ulottuu kokonaisuudessaan aina Sisiliasta Rooman pohjoispuolelle. Syynä niiden syntyyn on Afrikan ja Euraasian mannerlaattojen törmäys.

Kirjoittaja on tulivuoriakin tutkinut planetologi.

Lähteet: Global volcanism program, Kilburn et al. (2017), Chiodini et al. (2016), Volcano Global Risk Identification and Analysis Project

Päivitys klo 13.20: Lisätty alkuun lyhyt alustus yli 40 000 vuotta vanhemmista purkauksista.

Otsikkokuva: Campi Flegrein korkeuserot sekä asutuskeskukset.

Campi Flegrei -tulivuori on vaarallinen - mutta kuinka vaarallinen?

Su, 05/21/2017 - 12:24 Jarmo Korteniemi
Kuva: Fiore Silvestro Barbato

Supertulivuorenakin tunnettu mediasensaatio Campi Flegrei saattaa piakkoin purkautua Italiassa. Vaikka purkaus ei tule olemaan mikään todellinen maailmanluokan show, se on omalla tavallaan merkittävä.

Campi Flegrei on suuri tulivuori Italiassa. Se ulottuu Napolin keskustasta länteen aina Tyrrhenanmeren rannalle asti.

Viime aikoina vuori on ollut erityisen paljon uutisissa, sekä uuden aktiivisuusjakson että tuoreiden tutkimusten vuoksi. Vuoresta puhutaan usein mediassa vaarallisena "supertulivuorena", koska se on purkautunut aikoinaan erittäin voimakkaasti. Lisää vanhemmista episodeista toisessa Campi Flegrei -jutussamme.

Mutta millaista on nyt odotettavissa?

Viimeisen 70 vuoden aikana vuori on oikutellut useaan otteeseen. Alueella on tapahtunut tuhansia, joskin pieniä maanjäristyksiä (ks. kuva alla). Samalla kalderan keskiosa on kohonnut hitaasti. Tämä kertoo siitä, että vuoren alla olevaan magmasäiliöön pumppautuu aika ajoin lisää sulaa kiveä. Parinkin teoreettisen mallin mukaan magmasäiliön paine on kasvanut niin, että seuraava purkaus voi sattua geologisesti katsoen varsin pian. Käytännössä tuo voi kuitenkin viedä kymmeniä vuosia, tai purkaus voi alkaa ensi kuussakin.

Luvassa ei kuitenkaan ole mitään superpurkausta. Päinvastoin: se tulee luultavasti olemaan varsin pieni. On lähes varmaa, ettei se aiheuta hämminkiä koko Euroopassa. Voi olla, etteivät edes kaikki napolilaiset huomaakaan koko tapahtumaa. Purkaus ei aiheuttane ydintalvea, kesättömiä vuosia, tai edes punertuvia taivaanrantoja. Taivaalta ei satane metrikaupalla tuhkaa yhtään missään, ja lentokoneetkin saavat luultavasti lentää ihan vapaasti.

Jos Campi Flegrei siis purkautuu lähitulevaisuudessa ollenkaan – teoreettiset mallit voivat hyvin olla väärässäkin. Vuori voi myös rauhoittua odottelemaan muutamia satoja tai tuhansia vuosia.

Kuva: Kilburn et al. (2017)

Mitä jos kuitenkin?

Hyvinkin pieni Campi Flegrein purkaus voi kuitenkin olla vaaraksi suurelle ihmisjoukolle, koska alue on tiheään asuttua. Napolin metropolialueen länsiosa on rakennettu vuoren 39 000 vuotta vanhan kalderan pohjan päälle. Metropolin muutamasta miljoonasta ihmisestä vaaravyöhykkeellä asuu arviolta kymmenesosa.

Jo pelkästään todennäköisimmän purkauspaikan, eli Pozzuolin kaupungin, väkiluku on hieman alle satatuhatta. Sopivalla tuulella purkauksessa ilmaan päässyt tuhkapilvi saattaisi helposti aiheuttaa ongelmia Napolin keskustassakin asti.

Tulivuoren purkautuessa suurimman uhan ihmisille muodostaa juuri ilmaan nouseva tuhka, joka koostuu terävästä kivipölystä. Se aiheuttaa keuhko-ongelmia hengitettynä ja tukkii helposti polttomoottorien ilmanoton. Maanpinnalle nietoksiksi sataessaan tuhka saattaa haitata ajoneuvojen liikkumista muutoinkin.

Laavavirrat, myrkylliset purkauskaasut ja lentävät kivenmurikat (vulkaaniset pommit) ovat vaaraksi ainoastaan purkauspaikan välittömässä läheisyydessä.

Miten suuri purkaus sitten on luvassa, ja koska? Kumpaakaan ei voi ennustaa varmasti, mutta jotain voi kuitenkin päätellä vuoren historiasta ja nykyaktiivisuudesta tehdyistä havainnoista. Käsittelemme tätä toisessa Campi Flegrei -jutussamme.

Kirjoittaja on tulivuoriakin tutkinut planetologi.

Lähteet: Kilburn et al. (2017), Chiodini et al. (2016)

Otsikkokuva: Näkymä Campi Flegrein tuoreimman purkausaukon kraatteriin (Fiore Silvestro Barbato)

Islannin jättipurkauksen kulku viimein selvitetty

To, 08/11/2016 - 15:35 Jarmo Korteniemi
Kuva: Magnús T. Gudmundsson ja kumpp. / Science 2016

Islannin suurin tulivuorenpurkaus yli 200 vuoteen loppui puolitoista vuotta sitten. Nyt julkaistu tutkimus selvitti, mitä vuoren sisällä oikein tapahtui.

Islannin viimeisen jättipurkauksen lopulliset mitat on julkistettu. Samalla harvinaisen purkaustyypin toimintamekanismi saatiin kunnolla selvitettyä. Tutkimus julkaistiin heinäkuun puolivälissä tiedelehti Sciencessa.

Bárðarbunga [Baur-thar-bunga] -vuoren purkaus sattui vuosien 2014–2015 aikana Keski-Islannin aavikkoseudulla. Sen haitat ihmisille jäivät myrkyllisiin kaasupilviin, joita tuulet puhalsivat rannikon kyliin ja kaupunkeihin.

Kyse oli kuitenkin maan mittavimmasta purkauksesta sitten vuoden 1783. Tiedetuubi seurasi tapahtumia päivä päivältä pitkässä seuranta-artikkelissa.

Nyt julkaistu tutkimus keskittyi erityisesti kalderaromahduksen osuuden selvittämiseen. Kaldera syntyy, kun osa vuorta romahtaa alas magmasäiliön päälle. Tapahtuman merkitys on ollut jonkinasteinen kysymysmerkki. On esimerkiksi esitetty, että huima massa toimisi prosessia ajavana mäntänä, puristaen viimeisetkin magmapisarat ulos. Tutkimus kertoo kuitenkin muuta.

Kalderaromahdukset liittyvät erityisen suuriin purkauksiin, ja ovat harvinaisia ja yleensä varsin syrjäisiä. Niitä on sattunut koko planeetalla vain seitsemän sitten 1900-luvun alun, ja yleensä niitä päästään tutkimaan vasta itse tapahtumien jälkeen.

Bárðarbungan tapauksessa tapahtumien kulkua saatiin seurata alusta loppuun tiheän valvontaverkoston vuoksi. Tutkimuksessa yhdistettiin paljon erilaisia aineistoja vuoren ja sitä peittävän jäätikön muutosten selvittämiseksi. Mukana oli esimerkiksi seismisiä havaintoja, satelliitti- ja pintatutkimuksia, tutkaluotausta, sekä tietokonemallinnusta.

Tapahtumien kulku

Kaiken alku oli 12 kilometrin syvyydellä vuoren alla sijaitsevassa pitkäikäisessä magmasäiliössä. Kun sinne pumppaantui altapäin vielä lisää sulaa kiveä, säiliön paine kasvoi. 16.8.2014 sen seinämä antoi viimein periksi. Magma alkoi tunkeutua kallioon repien rakoa kohti itäkoillista. Kärjen etenemistä säesti tiheiden maanjäristysten parvi.

Jo muutaman päivän päästä, kun säiliöstä oli poistunut vain noin 0,3 kuutiokilometriä magmaa, ja paljon ennen itse purkausta, tapahtui jotain uutta. Sarja suuria maanjäristyksiä suoraan vuorelta.

Magmasäiliön ylipaineen hellittäessä sen yläpuolella oleva kallio ei ollut enää kunnolla tuettu. Vanhaa ja aiemminkin samasta syystä romahtanutta kalderaa reunustavat rengashalkeamat aktivoituivat uudelleen. Kalderan pohja alkoi vajota 20.-23.8.

Magmasäiliön päälle rojahti kilometrien paksuinen kalliomötikkä. Vaikka huima massa todella toimi tavallaan kuin mäntä, se ei ollut purkauksen ajava voima. Tutkimuksessa nimittäin selvisi, että romahtelu lähinnä seurasi magmasäiliön tyhjentymistä, ei toisinpäin. Mäntä kuitenkin aiheutti lisäpainetta, ja ilmeisesti tehosti purkauksen kulkua.

Seuraavan viikon ajan maanpinnan alla avautui pitkä sulaa kiveä täynnä oleva rako. Mittausten mukaan raon leveys oli keskimäärin vain parisen metriä, mutta korkeus hulppeat viisi kilometriä. Halkeama kulki käytännössä täsmälleen mannerlaattojen erkanemislinjaa pitkin, sillä se oli helpoin suunta murtaa.

Lopulta (31.8.) rako puhkaisi pinnan lähes 50 kilometrin päässä magmasäiliöstä. 180 vuorokauden ajan Holuhraunin alueella suihkusi pinnalle laavaa. Yhteensä 1,4–1,5 kuutiokilometriä.

Kuva: AP Photo / Eggert Johannesson, via Sparkle Motion / Flickr

Toiminta hiipuu

Bárðarbungan kaldera vajosi koko prosessin aikana yli 110 neliökilometrin laajuiselta alueelta. Reunat painuivat metrillä, keskiosat 65 metrillä. Yhteensä vuoren tilavuus hupeni noin 1,8–1,9 kuutiokilometrillä. Poistuneesta magmasta noin neljännes täytti syntyneen raon, loppu pulppusi pinnalle.

Tutkijoiden mukaan purkaus hiipui lähes eksponentiaalisesti. Syy tähän piili raossa kulkevan magmavirtauksen ja kalderan vajoamisen yhteispelissä.

Kalderan keskiosa painui alas hieman reunoja nopeammin. Kun "mäntä" ei toiminut yhtenäisenä kappaleena vaan muuttui aina vain kiilamaisemmaksi, sen aiheuttama lisäpaine väheni. Paine-ero purkauspaikan ja magmasäiliön välillä tasaantui. Virta rakoon muodostuneessa putkistossa alkoi hiipua, tökkiä ja lopulta sakkautua. Purkaus tyrehtyi viimein kokonaan 27.2.2015.

Suurten tulivuorenpurkausten ymmärtämisessä on vielä paljon selvitettävää, ja jokainen niistä on omanlaisensa. Bárðarbunga opetti kuitenkin, kuinka hyvin kalderan vajoamasta voidaan ennustaa purkauksen etenemistä. Se myös antaa viitteitä suurten rakopurkausten synnystä. Useimmat saaren historian suurimmista tunnetuista purkauksista ovat juuri rakopurkauksia, joista pulpunnut laava on peräisin kymmenien kilometrien päästä purkauspaikasta, suurten tulivuorten alla sijaitsevista magmasäiliöistä.

Artikkeli perustuu Islannin ilmatieteen laitoksen ja Futurevolc-sivuston tiedotteisiin. Tutkimus on luettavissa tiedelehti Sciencessa – maksumuurin takana, tosin.

Otsikkokuva: Magnús T. Gudmundsson ja kumpp. / Science 2016. Suurempi versio löytyy Science-artikkelin esittelysivun lopusta.

Video: nelikopterilla tulivuorenpurkaukseen

Vanuatun tuliperäisellä saaristoalueella lounaisella Tyynellämerellä, noin 1 750 kilometriä Australiasta itään, on saari nimeltä Tanna. Siellä puolestaan on on eräs maapallon aktiivisimmista tulivuorista. 

Vuori on nimeltään Yasur, ja se on tyypiltään strombolinen tulivuori; se on siis koko ajan toiminnassa, ja siitä purkautuu koko ajan tasaisen rauhallisesti kaasua ja laavaa. Välillä tapahtuu suurempia höyry- ja räjähdyspurkauksia.

Ensimmäisen kerran Yasurin purkaukset havaitsi (meistä länsi-ihmisistä) kapteeni James Cook vuonna 1774, mutta todennäköisesti aktiivisuus on jatkunut tällaisena ainakin viimeiset 800 vuotta. Alueella on on ollut historian hämyssä suuriakin purkauksia, sillä koko Vanuatu on vulkaanista alkuperää ja Tanna-saari on ammoisen tulivuorikraatterin sisällä.

Vaikka 360 metriä korkea Yasur on koko ajan aktiivinen, on se kuitenkin hyvin ennustettava. Niinpä vuoren noin 400-metristä kraatteria ja sieltä tulevia näyttäviä purkauksia katsomaan järjestetään turistimatkoja.

Se on itse asiassa eräs parhaimmista tulivuorista, joita voi tarkkailla hyvin läheltä.

Shaun O'Callaghan halusi kuitenkin nähdä Yasurin toiminnassa vieläkin lähempää, joten hän otti pari vuotta sitten DJI Phantom 2 -nelikopterin ja asensi sen alle GoPro -kameran. Hän lennätti kopteria useampaan kertaan lähelle roiskuavaa 1200-asteista laavaa ja tuloksena oli huimaavan näköinen video.

Hekla-tulivuori on valmis uuteen purkaukseen

Ti, 06/21/2016 - 15:59 Jarmo Korteniemi
Otsikkokuva: Lydur Skulason / Flickr

Islannin kuuluisin tulivuori pitää tutkijoita jännityksessä. Mittausten mukaan paine vuoren magmasäiliössä alkaa olla jo hyvänkokoisen räjähdyksen tasolla.

Islannin tulivuorten outo lintu, Hekla, on selkeästi valmis purkautumaan. Paine sen magmasäiliössä on jo ylittänyt reippaasti kahden viime purkauksen edellä mitatut tasot ja kasvaa yhä. Tämä selviää vuoren muodonmuutoksia seuraavien laitteiden mittauksista.

Merkkejä uuden aktiivisuuden alkamisesta ei vielä ole, mutta se ei tällä vuorella merkitse yhtään mitään. Mitä kauemmin vuori odottaa, sen suurempia ongelmia se joskus tuottaa.

Hekla on eräs Islannin tuhoisimmista ja toisaalta huonoiten ennustettavista tulivuorista. 1970-luvulta lähtien se purkautui kolmesti kymmenen vuoden tasavälein, mutta on aiemmin pitänyt pitkiäkin taukoja etenkin ennen suuria purkauksia. Nyt edellisestä kerrasta on kulunut 16 vuotta.

Purkauksen alku on Heklalla usein hyvin nopea ja räjähtävä. Ensimmäisistä seismisistä merkeistä täyteen purkaukseen voi kestää vain kymmeniä minuutteja, joten käytännössä mitään varoaikaa ei ole. Toisilla islantilaisvuorilla ennusmerkit ovat yleensä näkyvissä viikkoja tai kuukausiakin aiemmin.

Heklan rinteiltä ei kannata purkauksen alkaessa yrittääkään päästä suoraan alas. Jyrkkää rinnettä valuvat laavavirrat tai romahtava tuhkapilvi voittavat kilpajuoksun aivan varmasti. Väärään aikaan vuorelle eksyneen onkin turvallisinta suunnata pitkulaisen vuoren harjanteiden suuntaisesti poispäin purkausaukosta ja toivoa pelastusalan ammattilaisten saapumista.

Heklan purkaukset ovat vaihtelevia, mutta poikkeuksetta runsaita. Vuoren ylle nousee nopeasti kilometrejä korkea tuhkapilvi, jonka suuri fluoriptoisuus tekee siitä tavallistakin myrkyllisempää. Viimeisimmän purkauksen jälkeen vuoren rinteeltä löydettiin tuhoisan pyroklastisen virran jäänteitä, vaikka moisten ei uskottu olevan edes mahdollisia Heklalla. (Pyroklastinen virta syntyy tulikuuman tuhkapilven romahtaessa ja virratessa maata pitkin, polttaen altaan kaiken.)

Kuva: Jarmo Korteniemi

Heklan helposti tunnistettavat runsaat tuhkakerrokset peittävät lähes koko Islannin. Niitä on löydetty myös ympäri Eurooppaa, myös Suomesta.

Hekla on kerrostulivuori, joka on rakentunut suuren purkausraon ja kraatterijonon päälle. Vastaavia ei tunneta maailmasta kovinkaan montaa. Heklan purkaukset ovat rajumpia kuin useimmilla muilla islantilaisilla vuorilla, koska sen laava on jähmeää ja andesiittista.

Heklan tämän hetken toimintaa voi seurata livenä webbikameran kautta.

Juttu perustuu Visir.is -uutissivuston juttuun Heklasta (islanniksi) sekä kirjoittajan omakohtaisiin kokemuksiin tulivuoritutkimuksesta Islannissa.

Otsikkokuva: Lydur Skulason /Flickr

Kummalliset tulivuorien salamoinnit selitetty

Su, 04/17/2016 - 12:55 Jari Mäkinen
Salamointia tulivuoren päällä

Päivän kuvana on tänään tulivuoren purkauspilvessä välähtänyt suuri salama. Jo Vesuviuksen purkauksesta on kertomuksia, joiden mukaan vuoren päällä oli (vapaasti käännettynä) "suuria pelottavia tummia pilviä, salamat välkkyivät ja jyrisivät, ja avasivat tietä valtaville vuoresta nouseville liekeille". Yhä edelleen kuvat tulivuoripurkausista ukkosten säestämänä ovat upeita – ja hämmentäviä.

Päivän kuvaMiksi tulivuoret ja salamointi kuuluvat yhteen? Tutkijat ovat pohtineet asiaa pitkään, sillä vaikka ilmiön perimmäinen selitys on ollut tiedossa, on tarkempi selitys ollut epäselvä.

Pohjimmiltaan kyse on siitä, että tulivuoren purkauspilven sisällä on sähköisesti varautuneita pienhiukkasia. Kun positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet hiukkaset ovat erillään toisistaan, syntyy jännite-ero, jota salamat purkavat samaan tapaan kuin ukkosmyrskyissä. Sen sijaan hämärän peitossa on ollut perimmäinen syy siihen, miksi jännite-ero syntyy.

Viime viikolla julkaistut Geophysical Research Letters -lehden artikkelit antavat tähän pari vastausta.

Tulivuoritutkija Alexa Van Eatonin johtaman ryhmän julkaisema tutkimus ehdottaa, että syynä olisivat ilmassa olevat jääkiteet, joita syntyy purkauspilven päälle. Tulivuorenpurkauksessa pääsee ilmaa paitsi tuhkaa, niin myös kaasuja, kuten esimerkiksi vesihöyryä. Kun tuhkapilvi putoaa alaspäin, pysyvät jääkiteet korkeammalla kylmässä ilmassa, ja salamointi näyttää keskittyvän juuri niiden seuduille.

Van Eaton seurasi ryhmänsä kanssa tarkasti Chilessä viime vuoden huhtikuussa tapahtunutta Calbuco-vuoren purkausta ja perustaa arvionsa tästä tehtyihin havaintoihin.

Havaintojen perusteella tosin salamointia oli myös purkauksen myöhemmässä vaiheessa, kun tuhka ja kaasut olivat pudonneet alemmaksi. Vaikka jääkiteet olivat kaukana ylhäällä, esiintyi myös tässä tuhkapilvessä salamoita.

Saksassa, müncheniläisen Ludwig Maximilian -yliopiston tutkija Corrado Cimarelli julkaisi hieman aikaisemmin samassa julkaisusarjassa oman tutkimuksensa, missä hän ryhmineen kertoo kuvanneensa suurnopeuskameroilla ja tutkineensa akustisin ja sähkömagneettisin ilmaisimin jatkuvasti aktiivisen, Japanissa Kyushun saarella sijaitsevan Sakurajima-tulivuoren salamointia.

Havaintojen mukaan purkauksessa ylöspäin lentävä tuhka ja kaikki muu aines hinkkaavat toisiaan vasten siinä määrin, että oikeastaan kaikki vuoresta suihkuava materiaali muuttuu sähköisesti varautuneeksi.

Van Eatonin tulkinnan mukaan kaikissa tulivuorenpurkauksissa tapahtuu tätä sähköistä varautumista ja siitä johtuvaa salamointiakin, mutta voimakas salamointi on tyypillistä etenkin voimakkaissa purkauksissa lähinnä siksi, että silloin purkauspilven päälle muodostuu jääkiteitä.

Tulivuoripurkausten salamoinnin tutkiminen on paitsi kiinnostaa, niin myös tärkeää siksi, että näiden tietojen perusteella voidaan satelliiteista tehtävien tulivuorisalamahavaintojen perusteella arvioida paremmin kaukana asutuksesta ja muista havaintoverkoista olevien tulivuorien tuhkapilvien suuruutta ja leviämistä.

Lisäksi tuhkan sähköisten ominaisuuksien tutkiminen sinällään auttaa esimerkiksi selvittämään paremmin kuinka ja miksi tuhka tarttuu erinomaisesti lentokoneiden suihkumoottorien sisuksiin.

Kuva: Oliver Spaltin vuonna 1994 ottama kuva Indonesiassa, Lombokissa, Rinjani-tulivuoren purkauspilvessä tapahtuneesta salamoinnista (CC-BY-2.0).

Yön valaisevat pilvet

La, 06/13/2015 - 19:14 Markus Hotakainen

Kesä on lomakautta myös tähtiharrastajille. Öisellä taivaalla näkyy eteläisessäkin Suomessa vain muutama tähti eikä Aurinko laske Suomen pohjoisosissa lainkaan. Silti taivaalle kannattaa tähyillä, sillä tarjolla on jotain sellaista, mitä ei muulloin voi nähdä: valaisevia yöpilviä.

Toisin kuin tavalliset ala-, keski- ja yläpilvet, jotka helposti pilaavat aurinkoisena alkaneen kesäpäivän, valaisevista yöpilvistä ei ole haittaa sen kummemmin päivällä kuin yölläkään. 

Toisaalta niiden esiintymistä on mahdoton ennustaa: siksi silmät kannattaa pitää auki tunti tai pari auringonlaskun jälkeen. Pohjoisen suunnalla saattaa näkyä vaaleita haituvia, jotka muistuttavat tavallisia yläpilviä, mutta ovat paljon niitä korkeammalla.

Pohjoiset leveysasteet ovat erityisen otollisia valaisevien yöpilvien näkymisen kannalta. Ensinnäkin niitä esiintyy käytännössä pelkästään meikäläisen kesän aikana, eniten kesä–heinäkuussa. Silloin olosuhteet ovat mesopaussissa eli noin 80 kilometrin korkeudella sopivat yöpilvien muodostumiselle.

Valaisevat yöpilvet ovat valaisevia, koska ne ovat muodostuneet jääpeitteisistä pölyhiukkasista. Kesäaikaan pilvien syntykorkeudella lämpötila laskee alle 120 pakkasasteen. Silloin yläilmakehän vähäinen kosteus voi tiivistyä pölyhiukkasten pinnalle kimmeltäväksi kuuraksi, joka heijastaa hyvin auringonvaloa.

Siitä päästäänkin toiseen syyhyn, miksi kesäaika on valaisevien yöpilvien näkymisen kannalta sopiva. Aurinko on silloin "pimeän" eli käytännössä hämärän aikaan melkein koko yön sellaisella korkeudella, että se paistaa yöpilviin, vaikka maanpinnalla valoa on vain vähän.

Kun Aurinko on alle 4–6 astetta horisontin alapuolella, taivas on vielä liian vaalea, jotta yöpilviä näkyisi, ja toisaalta kun Aurinko on yli 16 astetta horisontin alapuolella, ei se enää valaise yöpilviä. 

Vaikka valaisevien yöpilvien keskimääräinen esiintymiskorkeus on 82 kilometriä, niitä voi esiintyä jo 75 kilometrissä, mutta toisaalta jopa 90 kilometrissä. Jääpeitteisten pölyhiukkasten muodostamat pilvilautat voivat olla hyvin suuria, yli miljoona neliökilometriä eli kolme kertaa Suomen pinta-alan verran.

Ensimmäisen kerran yöpilvien näkymisestä raportoitiin vuonna 1885, pari vuotta Krakataun räjähdyksen jälkeen. Se antoi osviittaa, mistä on kyse. Osa ilmakehän yläosissa leijuvasta pölystä on peräisin suurista tulivuorenpurkauksista, osa Maan ilmakehään syöksyvistä avaruuden kivensiruista ja -murikoista.

Parhaimmillaan kymmenien kilometrien sekuntinopeudella kulkevat meteoroidit alkavat höyrystyä ilman kitkan kuumentamina noin sadan kilometrin korkeudessa ja jokseenkin yöpilvien esiintymiskorkeudella ne höyrystyvät ja hajoavat tulisena tähdenlentona eli meteorina. 

 

 

Viime vuosina valaisevia yöpilviä on näkynyt tavallista enemmän, mikä tutkijoiden mukaan saattaa olla seurausta ilmastonmuutoksesta. Se vaikuttaa alailmakehän lisäksi myös ylempien kerrosten olosuhteisiin, mikä näkyy esimerkiksi juuri valaisevien yöpilvien kannalta suotuisten olosuhteiden yleistymisenä.

Otsikkokuva on otettu Skotlannissa, missä valaisevia yöpilviä näkyy hieman harvemmin kuin Pohjoismaissa. Yllä oleva kuva on puolestaan napattu Kansainväliseltä avaruusasemalta, josta katsottuna yöpilvet jäävät Maata kiertävän rakennuskompleksin alapuolelle.

Kuvat: Markus Hotakainen ja NASA.