Amikor egy vulkánkitörés lakott területen történik, a gyors és pontos lávafolyás-előrejelzés életeket menthet, és csökkentheti az infrastrukturális és vagyoni károkat. Ahhoz, hogy a jelenlegi lávaelőrejelző modellek elég gyorsak tudjanak lenni, olyan fizikai egyszerűsítéseket kell beépíteni, amelyek korlátozzák a pontosságukat.
Az evakuálási tervek segítése érdekében az előrejelző modelleknek meg kell jósolniuk a lávafolyam sebességét, irányát és kiterjedését. Ezek a jellemzők szorosan kapcsolódnak ahhoz, hogy a láva hogyan szilárdul meg a lehűlés során. A valós idejű sebesség eléréséhez azonban a legtöbb jelenlegi modell azt feltételezi, hogy az áramlás hőmérséklete egyenletes. Ez egy jelentős egyszerűsítés, amely közvetlenül befolyásolja a modellezett lehűlési sebességet.
Általában a lávafolyások sokkal hűvösebbek a széleknél, ahol a levegővel vagy a talajjal érintkeznek, ezt a szimulálás során is figyelembe kell venni
– írta cikkében Morgan Rehnberg.
David Hyman és csapata kifejlesztett egy 2D-s, fizika alapú lávaáramlási modellt, a Lava2d-t. Kutatásuk a Journal of Geophysical Research című folyóiratban jelent meg: Solid Earth. Módszerük a hagyományos, függőlegesen átlagolt szempontrendszert kibővítették azzal, hogy három különálló területet mértek: a láva-levegő határhoz közeli résznek, a láva-föld határhoz közeli résznek és a folyadékszerű központi magot. A modellezett áramlás felső és alsó régiói a levegő és a talaj felé történő hőátadás fizikája alapján lehűlnek, míg a középső rész hőmérséklete egyenletes marad, mint a korábbi megközelítésekben.
A technika értékeléséhez a szerzők a Lava2d-t három egyre realisztikusabb forgatókönyvre alkalmazták: egy hipotetikus szintetikus áramlásra, egy laboratóriumban létrehozott, a szakirodalomban leírt áramlásra és egy valós kitörésből származó áramlásra. A laboratóriumi áramlás esetében jó egyezést találtak a modellezett és a mért áramlás kiterjedése és sebessége között, bár az áramlás modellezett felszíni hőmérséklete hűvösebb volt, mint a mért, amit a szerzők a kísérleti elrendezés modellezésének nehézségével magyaráznak.
A valós teszthez a kutatók a modellt az 1984-es Mauna Loa kitörés első néhány óráján alapuló bemeneti adatokkal konfigurálták. Ezután 12 órás áramlást szimuláltak, és összehasonlították a modellezett kiterjedést a valós áramlással. A modell helyesen azonosította a valós áramlás általános morfológiáját, bár a különböző részáramlatok kiterjedését alul- vagy túlbecsülték.
Kapcsolódó bejegyzések
Eddig példátlan eseményt okozott a vulkánkitörés
Amikor a Hunga Tonga-Hunga Ha’apai vulkán január 15-én kitört, lökéshullámokat küldött az egész bolygóra. A képek lenyűgözték a geológusokat. Egy új kutatás pedig megállapította, hogy a kitörés annyi vízgőzt pumpált a légkörbe, hogy az 58 000 úszómedencét meg tudna tölteni – ilyen mennyiséget még soha nem figyeltek meg.
A modell számítási hatékonysága azonban egyértelmű volt. A 12 órás szimulált áramlást mindössze 4,5 perc számítási idő alatt sikerült elérni. A kutatók megjegyzik, hogy egy valós előrejelzési forgatókönyvben ez a sebesség lehetővé tenné a modellfuttatások együttesének elvégzését és átlagolását, ami segítene kompenzálni az egyes futtatásokon belüli pontatlanságokat.
(forrás: phys.org)