Электризация эруптивных облаков вулкана Шивелуч в зависимости от характера эксплозии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Показано, что количество эксплозивных извержений вулкана Шивелуч в последние годы значительно увеличилось, что повышает важность мониторинга состояния вулкана всеми доступными средствами. С целью внедрения в комплексный метод мониторинга эксплозивных извержений еще одной методики, анализируются отклики в напряженности вертикальной компоненты электрического поля атмосферы (EZ ЭПА) при прохождении эруптивных облаков. Рассмотрены два извержения вулкана Шивелуч различной силы, произошедших 16.12.2016 г. и 14.06.2017 г. С целью селекции сигналов в поле EZ ЭПА использовались данные комплексных наблюдений: спутникового, сейсмического и инфразвукового. В ближней зоне (< 50 км) для обоих извержений одновременно с началом выпадения пепла в динамике EZ ЭПА зарегистрированы сигналы отрицательной полярности. В первом случае пепло-воздушное облако было “сухое”, поэтому сформировалась аэроэлектрическая структура типа “отрицательно заряженное облако”. Сильной эксплозией во втором случае в атмосферу было выброшено большое количество пепла и вулканических газов, в которых 98% пришлось на водяной пар, в результате чего в ближней зоне за счет эоловой дифференциации сформировалась дипольная аэроэлектрическая структура. В дальней зоне (> 100 км) от этой эксплозии зарегистрирован сигнал положительной полярности от аэроэлектрической структуры типа “положительно заряженное облако” от аэрозольного шлейфа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. П. Фирстов

Камчатский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: firstov@emsd.ru
Россия, 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Р. Р. Акбашев

Камчатский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”

Email: firstov@emsd.ru
Россия, 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Н. А. Жаринов

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: firstov@emsd.ru
Россия, 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

А. П. Максимов

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: firstov@emsd.ru
Россия, 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Т. М. Маневич

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: firstov@emsd.ru
Россия, 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Д. В. Мельников

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Email: firstov@emsd.ru
Россия, 683006, г. Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9

Список литературы

  1. Адамчук Ю.В., Титов В.В. Электрические процессы и образование молний в вулканическом аэрозоле // Препринт ИАЭ-4016/1. 1984. 117 с.
  2. Акбашев Р.Р., Фирстов П.П. Изменение градиента потенциала электрического поля атмосферы Земли при прохождении шлейфов вулканических извержений // Материалы XII Международной сейсмологической школы “Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных”, 11–15 сентября 2017 г. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. С. 18–19.
  3. Белоусов А.Б., Белоусова М.Г. Извержение вулкана Шивелуч в 1964 г. (Камчатка) – плинианское извержение, предварявшееся крупномасштабным обрушением постройки // Вулканология и сейсмология. 1995. № 4/5. С. 116–127.
  4. Близнецов В.Е., Сенюков С.Л. Программа ADAP для автоматического выделения пепловых выбросов и расчета их высоты по сейсмологическим данным // Сейсмические приборы. 2015. Т. 51. № 1. С. 46–59.
  5. Гордеев Е.И., Гирина О.А. Вулканы и их опасность для авиации // Вестник РАН. 2014. Т. 84. № 2. С. 134–142. doi: 10.7868/S0869587314020121
  6. Горшков Г.С., Дубик Ю.М. Направленный взрыв на вулкане Шивелуч // Вулканы и извержения. М.: Наука, 1969. С. 3–37.
  7. Действующие вулканы Камчатки. Т. 1. М.: Наука, 1991. 302 с.
  8. Дрознин Д.В., Дрознина С.Я. Интерактивная программа обработки сейсмических сигналов DIMAS // Сейсмические приборы. 2010. Т. 46. № 3. С. 22–34.
  9. Ефимов В.А., Орешкин Д.М., Фирстов П.П., Акбашев Р.Р. Применение электростатического флюксметра “ЭФ-4” для исследований геодинамических процессов // Сейсмические приборы. 2013. Т. 49. № 4. С. 14–24.
  10. Жаринов Н.А., Демянчук Ю.В. Рост экструзивного купола вулкана Шивелуч (Камчатка) в 1980–2007 гг. по геодезическим наблюдениям и видеосъемке // Вулканология и сейсмология. 2008. № 4. С. 3–13.
  11. Жаринов Н.А., Демянчук Ю.В. Крупные эксплозивные извержения вулкана Шивелуч (Камчатка) с частичным разрушением экструзивного купола 28 февраля 2005 г. и 27 октября 2010 г. // Вулканология и сейсмология. 2013. № 2. С. 1–15.
  12. Жаринов Н.А., Богоявленская Г.Е., Хубуная С.А., Демянчук Ю.В. Новый эруптивный цикл вулкана Шивелуч 1980-1993 гг. // Вулканология и сейсмология. 1995. № 1. С. 20–28.
  13. Мареев Е.А. Достижения и перспективы исследований глобальной электрической цепи // УФН. 2010. Т. 180. № 5. С. 527–533.
  14. Махмудов Е.Р., Фирстов П.П., Будилов Д.И. Информационная система для мониторинга волновых возмущений в атмосфере на полуострове Камчатка “KamIn” // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52. № 2. С. 5–16.
  15. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Щапарь В.Н. Геохимические особенности фумарольных газов на различных стадиях активности вулканов Тихоокеанского вулканического пояса // Вулканология и сейсмология. 1991. № 1. С. 79–82.
  16. Пономарев Е.А., Чернева Н.В., Фирстов П.П. Формирование локального электрического поля атмосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51. № 3. С. 405–411.
  17. Руленко О.П. Экспериментальное исследование электризации вулканических облаков / Автореф. дисс. … кандидата физ.-мат. наук. СПб., 1994. 16 с.
  18. Руленко О.П., Токарев П.И. Атмосферно-электрические эффекты Большого трещинного Толбачинского извержения в июле–октябре 1975 г. // Бюлл. вулканостанции. 1979. № 56. С. 96–102.
  19. Фирстов П.П., Акбашев Р.Р., Холзворт Р. и др. Атмосферно-электрические эффекты во время эксплозии вулкана Шивелуч 16 ноября 2014 г. // Известия РАН. ФАО. 2017. Т. 53. № 1. С. 29–37.
  20. Фирстов П.П, Гаврилов В.А., Жданова Е.Д., Кирьянов В.Ю. Начало нового эструзивного извержения вулкана Шивелуч в апреле 1993 г. // Вулканология и сейсмология. 1994. № 4/5. С. 33–46.
  21. Фирстов П.П., Махмудов Е.Р. Макаров Е.О., Фи Д. Комплексные геофизические наблюдения на вулкане Карымский (Камчатка) в августе 2012 г. // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012. № 2. Вып. 20. С. 110–120.
  22. Хубуная С.А., Жаринов Н.А., Муравьев Я.Д. и др. Извержение вулкана Шивелуч в 1993 г. // Вулканология и сейсмология. 1995. № 1. С. 3–16.
  23. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. М.: Недра, 1981. 136 с.
  24. Чалмерс Дж. А. Атмосферное электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 420 с.
  25. Чернева Н.В., Пономарев Е.А., Фирстов П.П., Бузевич А.В. Базовые модели источников вариаций вертикальной компоненты атмосферного электрического поля // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2007. № 2. Вып. 10. С. 60–64.
  26. Firstov P., Cherneva N., Akbashev R. Natural factor impact on atmospheric electric field variations in Kamchatka // Solar-Terrestrial Relations and Physics of Earthquake Precursors. E3S Web of Conferences 20. 01003. 2017. doi: 10.1051/e3sconf/20172001003
  27. James M.R., Lane S.J., Gilbert J.S. Volcanic plume monitoring using atmospheric electrical potential gradiens // J. Geol. Soc. London. 1998. № 155. Р. 587–590.
  28. Hatakeyama H. On the disturbance of the atmospheric potential gradient caused by the smoke-cloud of the volcano Yakeyama // J. Met. Soc. Japan. 1949. № 27. Р. 372–376.
  29. Hatakeyama H., Uchikawa K. On the Disturbance of the Atmospheric Potential Gradient caused by the Eruption-smoke of the Volcano Aso // J. Met. Soc. Japan. 1951. V. 21. Р. 84-89.
  30. Mather T.A., Harrison R.G. Electrification of volcanic plumes // Serv. Geophys. 2006. V. 37. P. 387–432. DOI: 10/1007/s10712-006-9007-2
  31. Miura T., Koyaguchi T., Tanaka Y. Measurements of electric charge distribution in volcanic plumes at Sakurajima volcano Japan // Bull. Volcanol. 2002. V. 64. P. 75–93.
  32. Shevtsov B.M., Firstov P.P., Cherneva N.V. et al. Lightning and electrical activity during the Shiveluch volcano eruption on 16 November 2014 // Nat. Hazard Earth Syst. Sci. 2016. V. 16. P. 871–874. doi: 10.5194/nhessd-16-871-2016

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема расположения пунктов регистрации напряженности ЭПА и инфразвуковых волн в районе Северной группы вулканов и трассы эруптивных облаков от двух извержений вулкана Шивелуч, имеющих отклик в ЕZ ЭПА.

Скачать (167KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика экструзивно-эксплозивного извержения вулкана Шивелуч в 2001–2017 гг.

Скачать (197KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схематические модели формирования электрических структур в эруптивном облаке.

Скачать (188KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распространение эруптивного облака от извержения вулкана Шивелуч 16.12.2016 в 22:31 и стратификация атмосферы по данным баллонного зондирования на метеостанции Ключи.

Скачать (175KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Три компоненты скорости колебания грунта сейсмического сигнала на РТСС SMK, сопровождавшего эксплозивное извержение 16.12.2016 г. вулкана Шивелуч, после фильтрации ФВЧ с fгр = 0.5 Гц (а), спектральная плотность мощности сейсмического сигнала (б), запись сейсмического сигнала и вариаций ЕZ ЭПА (в). Серым цветом показан отклик в ЕZ ЭПА на прохождение второго эруптивного облака.

Скачать (134KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распространение эруптивного облака от извержения вулкана Шивелуч 14.06.2017 г. в 16:26 по данным спутниковых снимков HIMAWARI-8 (а, б, в) (http://rammb.cira.colostate.edu), развитие эруптивного облака, зафиксированное видеокамерой (г, д, е), температурная и ветровая стратификации атмосферы по данным баллонного зондирования (ж).

Скачать (166KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Три компоненты скорости колебания грунта сейсмического сигнала на РТСС SMK, сопровождавшего эксплозивное извержение 14.06.2017 г. вулкана Шивелуч (а), спектральная плотность мощности участка сейсмического сигнала в 180 с (б).

Скачать (353KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Запись воздушной волны, сопровождавшей извержение 14.06.2017 г., на акустических станциях: KLYA (а), KZYA (б), IS44 (в).

Скачать (128KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Фрагменты записи: скорости смещения грунта вертикальной составляющей на РТСС SMK (а), напряженности ЭПА в KLYG (б) и KZYG (в).

Скачать (92KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Гранулометрический состав пеплов вулкана Шивелуч.

Скачать (65KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019