Abwendung einer sauren Apokalypse: das giftige Erbe der Kawah Ijen (Op-Ed)

Jeffrey Johnson, Associate Professor für Geowissenschaften an der Boise State University, trug dieses Artikels Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Erkenntnisse .

In den Vereinigten Staaten gibt es etwa 250 Millionen Fahrzeuge. Stellen Sie sich des Sees von Säure, die bilden würde, wenn jeder Pkw-, LKW- und Motorrad seine Batterie Inhalt in eine große Grube leckte. Der daraus resultierende Stausee würde mehr als 1 Million Kubikellen messen und füllen einen Raum gleichbedeutend mit einer der weltweit größten Sportstadien. So ein gigantischer Pool würde enthalten Säure Lauge genug Haut verbrennen und Metall zu lösen. Das wäre eine ökologische Bedrohung und eine ökologische Katastrophe.

Es würde auch in der Größe blass und Toxizität im Vergleich zu den weltweit größten vulkanischen Säuresee, Kawah Ijen, gelegen in den Bergen von Ost-Java, Indonesien.

Einen ätzenden Krater zu erkunden

Kawah Ijens Kratersee misst mehr als eine halbe Meile auf Durchmesser und sein Volumen ist mehr als 40 Millionen Kubikellen (d.h. größer als das Gesamtvolumen aller NFL Fußball-Stadien). Der durchschnittlichen pH-Wert von weniger als 0,5 ist wesentlich geringer als die von pH 1 Batteriesäure.

Wenn Autobatterien und Kawah Ijens See in erster Linie aus der gleichen Schwefelsäure bestehen, ist Kawah Ijens Schwefel natürlich von seiner vulkanischen Host erschlossen. Dieser Schwefel ist aus einem Magma-Reservoir irgendwo unter den 650 Fuß tief, undurchsichtige türkisblauem Wasser bezogen. Das Magma ist ständig "Exsolving," oder Entlüftung, ein Gebräu aus Kohlendioxid, Schwefel Gase und andere flüchtige Bestandteile. Die Schwefel-Gase sind meist durch das zirkulierende Wasser der hydrothermalen System, das mit dem oben genannten See verbunden ist "geschrubbt". Dort verbinden Gasblasen Schwefel mit Wasserstoff-Ionen um Schwefelsäure zu produzieren. [Stranger than Fiction: Vulkanausbruch verursacht tödliche Säure See]

Am südöstlichen Rand des Sees ist der hydrothermale System relativ ausgetrocknet. Dies bedeutet, dass Wärme aus dem Vulkan ausgetrockneten Conduits, die den Durchgang von schädlichen Schwefel Gas an die Oberfläche zu ermöglichen. Diese See-Fumarolen emittieren eine bläulich-weißer Dampf, der eine scharfe, verbrannt-Match Geruch (entsprechend Schwefeldioxid) mit einem Abwasserkanal riechenden Unterton (Schwefelwasserstoff).

Arbeiter navigieren durch Gaswolken und um überhitzten Fumarolen. Die 600 Grad Fahrenheit (~ 300 Grad Celsius) Abzüge sind heiß genug, um den gelben Felsen schmelzen, und es fließt über kurze Distanzen als eine exotische Golden gefärbte "Lava". Die Gaskonzentrationen sind potent genug, dass sie mit einander reagieren Ausfällen von elementarem Schwefel, festem Untergrund Neon-gelb ist. Der Schwefel wird abgebaut und von den Einheimischen, die die giftigen Gase sammeln große Blöcke zu riskieren – in unglaublich schweren Weidenkörbe durchgeführt. In der Vergangenheit das Mineral als ein Bestandteil von Schießpulver verwendet wurde, aber jetzt wird es in erster Linie verwendet, um Zucker zu bleichen.

Unglaublich, sind Schwefelwasserstoff Dämpfe aus der Lava in Brand. Sie verbrennen unsichtbar im Laufe des Tages, aber nachts, das verbrennen verströmt eine surreale blaue Flamme, eine kultige Website, die Touristen aus aller Welt anzieht.

Während Touristen und Arbeiter Kawah Ijen auf einer täglichen Basis, indonesische besuchen und internationale Wissenschaftler arbeiten daran, um den Umfang der Gefahren dort zu verstehen. Die Säuresee und Entlüftung Schwefel sind nur die Oberflächenexpression von einer Gas-Rechnung Magma mit großer Brisanz. Vulkanologen arbeiten Entwicklung Überwachungsstrategien um mögliche Gefahren zu verbessern.

Entschlüsselung eines vulkanischen Erbes

Im letzten Jahr veröffentlichte Untersuchung konzentriert sich auf das historische Erbe der Kawah Ijen, die Schlüssel zum Verständnis seiner Zukunft ist. Eine zweiten Publikation im vergangenen Monat beschreibt die wissenschaftlichen Analysen, die können und sollten verwendet werden, um zukünftige vulkanischer Unruhe zu antizipieren.

"Kawah Ijen vulkanische Aktivität: eine Überprüfung," ist eine Studie unter der Leitung von Corentin Caudron der University of Cambridge und veröffentlicht im Jahr 2015 im Bulletin of Volcanology. Es erzählt die dynamische Geschichte des Vulkans Kratersee, einschließlich seine bedeutendste historische Ereignis im Jahre 1817. Diese "phreatomagmatischen" Eruption war besonders heftig durch die Interaktion zwischen Magma und beide hydrothermalen und See Wasser. Es ist eine Erinnerung, dass Magma befindet sich in der Nähe der Oberfläche und zukünftige starke Eruptionen wahrscheinlich sind.

Die 1817 Paroxysmus, begonnenen 16 Januar vorgestellten Explosionen und Glühlampen Ausbruch Spalten, die in den Februar ausgehalten. Caudron Papier fasst aus dem 19. Jahrhundert Augenzeugenberichte von enormen Verwüstungen rund um den Vulkan von Wasserscheiden von sauren Strahlen so weit wie das Meer, der Ashfall dicht genug, um Tag und Nacht zu drehen und von Bambushütten brach unter dem Gewicht der Tephra (Fragmente des Felsens) zerstört. Berichte zeigen auch die bemerkenswerte verschwinden von den Säuresee und einen tiefen Krater an seinem Platz.

Zum Zeitpunkt des Paroxysmus 1817 gab es keine Bevölkerungszentren in der Nähe der Kratersee, aber dies ist nicht mehr der Fall: Java ist die bevölkerungsreichste Insel auf der Erde, und seine 141 Millionen Menschen bilden eine Dichte ungefähr 10mal, die von Kalifornien. Ein vergleichbarer Ausbruch heute auftreten sollten, würde sauren vulkanischen Muren (oder Lahare) Übergreifen des Sees westlichen Deich und treten in das Banyu Putih Tal und die damit verbundenen Bewässerungssysteme. Es würde auch Zehntausende von Menschen in Gefahr bringen.

Konten der historischen Tätigkeit nach 1817 auch in Corentin Papier zusammengestellt: Obwohl keine weiteren magmatische Aktivität bekannt ist, weiterhin Ijen eine prekäre Unruhe durch kräftige Entgasung und Konvektion von der Kratersee zu werben. In den Jahren nach 1817 gefüllt Ijen Krater mit Regenwasser, die schnell sauer wegen sickert Schwefel Gas umgewandelt.

Kleinere vulkanische Aktivität seit 1817 kräftige See Auftrieb mit intensiver sprudeln von Gasen und Wasserfontänen konstituiert hat, beeindruckende Dampf Federn steigende vom See und abrupte Anstieg See Temperatur. Vulkanologen Auffassung eines Verhalten könnte Vorbote einer Krise oder vulkanischen Notfall.

Zum Beispiel energetische See Oberflächenaktivität 1917 – 100 Jahre nach der magmatischen Eruption — wurde möglicherweise von einem lokalen, nicht-vulkanische Erdbeben ausgelöst. Corentin Referenzen spekulieren, dass Erdbeben schüttelt "schwappte haben könnte" etwas Wasser auf und über der westlichen Damm, der zu einer Senkung der Seespiegel und Potenzial geführt hätte, vulkanische Aktivität. Verminderte See Tiefe hätte geführt, um Druck am unteren See, Stauchen des Vulkans zarte hydrothermalen System zu senken. Das heißt, würde niedriger Druck mehr kochen und Entgasung ermutigt haben.

Dieser Mechanismus schlägt ein wahrscheinliche und potenziell Gefechtsköpfe, Feedback-Risiko. Kräftige Plätschern des Sees könnte erhebliche Seewasser verschütten. Alternativ kann eine regionale Erdbeben oder spontane Erdrutsch von steilen Kraterwänden eine Seiche Wasser in den See Steckdose übergreifen verursachen. Entweder eines dieser "Tidal Waves" führt zu einem Rückgang der einengenden Druck, als ob eine enorme Schnellkochtopf Deckel entfernt wurde.

Ein solches Szenario würde führen zu einem verminderten einengenden Druck von der magmatischen System sehr gut eine Gas-Rechnung Magma, wiederholen das Szenario aus dem Jahr 1817 destabilisieren könnte.

Antizipation der nächsten eruption

Im Anschluss an die Tätigkeit im Jahr 1917 wurde die wirtschaftliche Auswirkungen der Ijen Säure Überdruss erwartet, auch wenn das Gefahrenpotential nicht voll gewürdigt wurde. Niederländische Kolonisten errichtet einen Damm am niedrigen Westrand des Sees. Da der Wasserstand der Talsperre näherte, wurde die Flüssigkeit durch Schleusen und vorbei an den nahe gelegenen Plantagen innerhalb der Kendeng Caldera umgeleitet.

Indonesische Staatsangehörigen überwacht Ijen mehr umfassend nach der Unabhängigkeit des Landes im Jahr 1945. Behörden, die intermittierende Perioden der explosive Entgasung von Ijen bemerkt installierten Seismometer, das Rückgrat der Vulkan Überwachung in den 1980er Jahren. Mehr Explosionen berichtet von Bergleuten und Touristen in den 1990er Jahren und erhöhte Erdbebenaktivität in den frühen 2000er Jahren veranlasste gelegentliche Schließungen des Kraters.

Zuletzt in 2011 und 2012 erneuert, erhöhten, bedeutete Erdbebenaktivität potential Magma-Bewegung. Diese potenzielle Krise geholfen, um lokale Wissenschaftler und Mitarbeiter von der internationalen Gemeinschaft auf Techniken besonders geeignet, um diesen Vulkan einzigartig Unruhen verfolgen konzentrieren zu motivieren.

Ijen gilt als eine Art Beispiel "nassen Vulkan" und die Forscher einen "nassen Vulkane Feld Spezialwerkstatt" im Herbst 2014 die Erprobung und Umsetzung einer Reihe von geeigneten Überwachungstechniken für diesen relativ spezielle Vulkansystem einberufen. Das Ergebnis war eine geologische Gesellschaft von London Special Publication Hervorhebung Strategien zur besseren Überwachung der Ijen. Der Vortrag, unter der Leitung von Hendra Gunawan Indonesiens Zentrum für Vulkanologie und Geological Hazard Mitigation, zeigt die Möglichkeiten und Herausforderungen der herkömmlichen Überwachungsmethoden auf Ijen angewendet.

In dieser Studie Vulkanologen diskutieren die Anwendung der vier primäre Überwachungstechniken — seismische, Verformung, Gas und thermische — Vulkane nass.

Seismicoder Erdbebenüberwachung, ist am häufigsten bei Vulkanen weltweit beschäftigt, und wird verwendet, um einen Aufwärtstrend in Erdbeben-Aktivität, verfolgen die Eruptionen in der Regel vorausgeht. Seismische Überwachung am Ijen ist kompliziert, jedoch aufgrund der hohen kontinuierlichen Hintergrund zu schütteln. Ijen aktiven hydrothermale System beinhaltet Kochen von Grundwasser, die eine ständige Vibrationen oder Zittern beitragen. Vor diesem Hintergrund laut möglicherweise eine einsame Seismometer nicht Erkennung von kritischen Erdbeben durch die Bewegung des Magmas eingeleitet. Infolgedessen bereitgestellt Forscher in dieser Studie eine Reihe von seismische Instrumentierung mit vielen Seismometer gruppierten eng zusammen. Dieses Array dient als einen sensiblen Stethoskop, Hintergrundgeräusche von potenziell bedrohlicher Erdbeben zu unterscheiden.

Zum ersten integriert Mal Seismologen auch Sensoren, die Druckschwankungen in der Atmosphäre zur gleichen Zeit erkennen, die Sie Bodenbewegungen überwachen. Die Forscher gezeigt, dass Mikrofone empfindlich auf Sub hörbaren Frequenzen (Infraschall) erkennt fumarolic Entgasung und Potenzial im fumarolic System ändert.

Deformation Überwachung, in dem die Form des Vulkans verändert ist subtil, komplementär zur seismischen Techniken und zeigt mögliche Migration von Magma über längeren Zeitskalen. Die Ijen Verformung Studien enthalten präzise Zuordnung von mehr als 1.400 hochauflösende Fotos mit SLR-Kameras aus einer Vielzahl von Aussichtspunkten rund um den Krater. Dieses leistungsstarke und relativ neu, Mapping-Technik nennt sich "Struktur von Bewegung" und produziert Submeter Maßstab digitale Höhenmodelle für Kawah Ijen. Erneuter Erhebungen in künftige Feldkampagnen künftig zuordnen und erklären Bereiche der kritischen Boden Verformung und Erdrutsche auftreten.

Zusätzlich zu seismischen und Verformung Studien, Überwachung der freigesetzten Gase und Wärme liefert Hinweise über den Zustand des Vulkans Agitation, einschließlich die Nähe von Magma an die Oberfläche.

Für Gas Fernerkundung, integriert das Forschungsteam mehrerer Technologien: Multi-Gas-Sensoren abgetastet Fumarolen und Seewasser direkt, während UV-Kameras und Spektrometer aus der Ferne Schwefelemissionen von Krater und See Kanten gemessen. Einige der Techniken sind neu, wie Diode Laser-Spektroskopie, die offenbarten erhöhten Kohlendioxid-Emissionen aus der Seeoberfläche als diese Gase nach oben von Seeboden Öffnungen versickern. Künftige Veränderungen im Verhältnis von Kohlendioxid und Schwefelemissionen — und ihre Mengen – sind wichtige Indikatoren für möglicher Unruhen in vielen Vulkane, darunter Ijen.

Zu guter Letzt beschäftigt das Team thermische Überwachung auf See und Fumarole Felder zuordnen Oberflächentemperaturen und Fumarolen (bis 650 F oder C 340) und Temperaturen von See (rund 90 F oder 30 ° C) direkt zu messen. In der Vergangenheit wurde See Temperaturanstieg (bis mehr als 120 F oder 50 ° C) ein Indikator für verbesserte Hitze Advektion und ein potenziell beunruhigenden Indikator für ausstehende magmatische Aktivität.

Ijen ist nicht allein

Die integrierte Arbeit brachte erneuerte Aufmerksamkeit auf Ijens akuten Gefahren, ein prekär gehockt Säuresee und am Rand magmatischen System, manifestiert sich durch extrem hohe Wärme und Gas Flussmittel.

Geschichte zeigt, dass Bedrohungen aus dieser Art von nassen Vulkansystem sehr real sind. Ruapehu, ein weit kleinerer Säure See in Neuseeland, ist Beweis für was passieren könnte. 1953 scheiterte dieser Kratersee natürlichen Sediment Damm, geschwächt durch Säure Veränderung, katastrophal, und in Ermangelung von einem Erdrutsch, Erdbeben oder magmatischen Eruption. Ein relativ kleiner Lahar wurde generiert, eine Eisenbahnbrücke 2 Stunden flussabwärts zu zerstören. Kurz danach stürzte ein Personenzug aus dem zerstörten Track, 151 von 285 Personen an Bord töten. Diese Tragödie, bekannt als die Tangiwai-Katastrophe wurde durch eine Flut von Ruapehu, die etwa 100 Mal kleiner als das Volumen der Säure Wasser derzeit am Kawah Ijen beschlagnahmt.

Praktisch zur Gewissheit ist, dass eines Tages Ijen Gewässer katastrophal, während der explosiven Vulkanismus oder Destabilisierung von regionalen Erdbeben oder Erdrutsche freigibt. Verbesserte Überwachung Anstrengungen werden nicht nach einer solchen abwenden, wird jedoch entscheidend für die Antizipation, wann und wie groß das Ereignis möglicherweise – notwendig für Hazard Mitigation zu planen. Auf diese Weise streben Vulkan Wissenschaftler arbeiten mit Gesundheits- und Sicherheitsbehörden, Auswirkungen für gefährdete Bevölkerungsgruppen zu minimieren.

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