Vulkanické hazardy

Lávové proudy
Spad tefry
Laharové proudy
Žhavá mračna
Exhalace plynů

Lávové proudy

Jako lávu označujeme magmatickou směs, která se dostává na povrch v důsledku sopečné činnosti. Jedná se o roztavenou horninovou hmotu o teplotě 900 - 1100°C. Láva se může objevit na povrchu jak v průběhu erupcí (video), tak i po jejich ukončení jako klidně vytékající proud taveniny z vulkánu (např. havajské sopky). Rychlost pohybu lávového proudu je závislá na složení a viskozitě směsi, sklonu svahu dané sopky, na charakteristice okolního prostředí (volné prostranství, údolí, lávové tunely) a na množství zdrojového magmatu. I když horká tavenina zničí prakticky vše, co jí stojí v cestě, většinou neznamená ztráty na životech, neboť rychlost tečení je obvykle malá.

Obr. 1: Vznik lávového proudu při erupci vulkánu (zdroj: http://www.wikipedia.org/).

Hlavním faktorem ovlivňující chovaní lávového proudu je jeho tekutost, která se odvíjí od složení magmatické směsi. Bazická láva je tekutější, felsická naopak viskóznější. Nejdůležitějším činitelem je množství vulkanických plynů a procento SiO₂. Podle těchto charakteristik rozlišujeme dva základní typy lávových proudů (SMITH. K., 2002, 161). Láva pahoe-hoe (video) je více tekutá a při svém postupu je tedy i rychlejší. Vzhledem k malému obsahu plynů tuhne rovnoměrně od povrchu a vytváří tak hladké povrchy. Láva a-a (video) je naopak viskóznější a postupuje pomaleji. Její povrch je hrubý a rozpraskaný, neboť je obohacena množstvím plynů, které se při tuhnutí uvolňují a narušují tak strukturu proudu (obr. 2, 3).
Rychlost lávových proudů je velmi různorodá (KUKAL, Z., 1983, 124). Viskózní kyselé lávy tečou zpravidla velmi pomalu, jsou to pouze cm/h - m/h. Havajské sopky uvolňují proudy o rychlostech 300 m /h - 3 km/h. Nejrychlejší jsou samozřejmě bazické taveniny, které mohou dosahovat desítek km/h. Podle Z. Kukala (1983, 124) byla největší rychlost lávy změřena na islandském ostrově Surtsey. Bylo to 65 km/h. Největší nebezpečí představují bazické proudy, jestliže se pohybují po velmi strmých svazích. Tak mohou téci až rychlostí okolo 100 km/h.

Obr. 2, 3: Ukázka dvou typů lávy, pahoe-hoe resp. a-a (zdroj: http://www.parautochthon.com/).

Láva tekoucí z nitra vulkánu ničí díky své teplotě vše, co jí stojí v cestě. Vzhledem k malé rychlosti proudů nejsou zpravidla žádné oběti na životech, neboť na evakuaci obyvatel je dostatek času a většině proudů lze lehce uniknout i pěšky. Riziko může hrozit pouze pokud lidé uvíznou mezi více proudy bez otevřené únikové cesty.
Větší hazard představuje tekoucí láva pro samotnou krajinu. Dochází k ničení vegetace, zemědělské půdy i lidských sídel. Pokud nedojde přímo k pohřbení domů pod nánosy vulkanického materiálu, dokončí dílo zkázy požáry vzniklé v důsledku vysoké teploty sopečné hmoty. Tavenina může pokrýt rozsáhlá území silnou vrstvou materiálu. Roku 1783 bylo lávou na Islandu zaplaveno a zničeno 560 km² půdy v oblasti zdrojové sopky (KUKAL, Z., 1983, 126). V důsledku této události zemřela na hladomory 1/5 obyvatel ostrova. Na rozdíl od nánosů tefry nebo laharových proudů trvá totiž mnohem déle, než dojde k obnově vegetace nebo než je možné krajinu znovu zemědělsky využít. Láva může dále kontaminovat zdroje podzemních vod či způsobovat otravy v souvislosti s uvolňováním toxických plynů.

Obr. 4: Postup proudu lávy a-a na ostrově Hawai (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Ochrana před tímto hazardem může mít kromě evakuace i další podoby (SMITH, K., 2002, 167). Jedním ze způsobů je bombardování lávových proudů. Ačkoli se to může zdát nelogické, je tato metoda poměrně účinná. Pokud je bombardován přímo proud taveniny, dochází k porušení jeho kompaktnosti a láva se rozprostře na větší ploše, kde netvoří tak silnou vrstvu a kde ztrácí velkou část své ničivé schopnosti. Stejně tak mohou být bombardováním zničeny přirozené lávové kanály. Jestliže je terčem kráter sopky, nedojde k hromadění magmatu uvnitř kráteru a láva tak vytéká postupně v malém množství a tuhne v nejbližším okolí vulkánu.
Dalším způsobem ochrany je stavba umělých bariér a koryt pro odvod lávy. Tato metoda byla použita na Sicílii při erupci Etny již roku 1669. Stavby samozřejmě musejí být z materiálu, který odolá vysokým teplotám a upravená trasa pohybu taveniny musí vést do oblastí, kde nehrozí žádná rizika (ani na majetku).
Poslední možností obrany je umělé urychlené ochlazování povrchu lávy. Tento postup, který byl poprvé použit na Islandu v 70. letech 20. století je sice účinný, ale velmi technicky i finančně náročný. Při erupci Heimaey roku 1973 bylo na čelo proudu přiváděno 900 l vody za sekundu (KUKAL, Z., 1983, 129). Nicméně úspěch se dostavil, postup proudu byl zastaven.

Spad tefry

Tefra je směsí pyroklastického materiálu, který je při explozi vyvrhován z jícnu sopky. Jednotlivé částice mohou tvořit jednak ztuhlé kusy lávy, jednat materiál sopečného kužele, který je rozmetán při výbuchu.

Obr. 5: Pyroklastický oblak při erupci sopky St. Helen v roce 1980 (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Pyroklastika dělíme zpravidla podle velikosti na (podle USGS):

• sopečné pumy - velikost v průměru nad 64 mm
• lapilli - velikost 2 - 64 mm
• sopečný prach a popel - průměr pod 2 mm

Mezi další termíny spojené s tefrou patří pemza a vlasy bohyně Pele. Pemzou označujeme pórovité kusy horninového materiálu s houbovitou strukturou, které vznikají při erupci. Mají malou hmotnost, neboť obsahují velké množství vzduchových bublin. Vlasy bohyně Pele (z havajštiny) jsou vlásčitými kusy vulkanického skla, s průměrem obvykle kolem 0,5 mm a délkou až 2 m, které jsou většinou formovány z lávových fontán.

Obr. 6-9: Čtyři typy pyroklastik (postupně) - sopečné pumy, lapilli, pemza a vlasy bohyně Pele (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Při každém sopečném výbuchu se do atmosféry dostává obrovské množství pyroklastického materiálu. Větší kusy většinou dopadají zpět v blízkosti vulkánu, jemnější částice bývají ale horkým prouděním vytaženy do velkých výšek a v závislosti na povětrnostním podmínkách (především činnosti větru, viz. obr. 10) se mohou dostávat stovky km daleko od místa vzniku. Při silných erupcích může tefra proniknout až nad hranici troposféry a ovlivnit tak klimatickou situaci (animace). Při explozi vulkánu Tambora v roce 1815 bylo podle Z. Kukala (1983, 129) vyvrženo až 100 km² pyroklastik, které v následujícím roce v důsledku zastínění a oslabení slunečního záření snížily globální teplotu o 0,3°C. Následovala neúroda provázená hladomory a zmíněný rok byl nazván "rokem bez léta".

Obr. 10: Znázornění spadu tefry a vlivu větrného proudění (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Kromě ovlivňování klimatické a povětrnostní situace přináší spad pyroklastik i další rizika. Velké nánosy materiálu na střechách mohou způsobit kolaps budov a závaly obyvatel. Tefra ničí i krajinu. Vegetace umírá v důsledku vysoké teploty částic, půda i půdní voda může být kontaminována toxickými chemikáliemi obsaženými ve spadeném materiálu. Při erupci filipínské sopky Pinatubo v roce 1991 byla tefrou pokryta a zničena oblast ve vzdálenosti až 30 km od sopky a podle odhadů tak bylo ovlivněn až 2 mil. obyvatel závislých na zemědělské produkci (SMITH, K., 2002, 161). Na druhou stranu je třeba říci, že krajina se po takovéto katastrofě vzpamatuje docela rychle a sopečný popel je sám zdrojem regenerace, neboť obsahuje mnoho živin. Po výbuchu Krakatau v roce 1883 byl již po dvou letech zasažené území pokryto první novou vegetací a po 40 letech již v oblasti znovu rostl hustý deštný prales (KUKAL, Z., 1983, 138). Tefra může dále negativně ovlivňovat dopravu (snížení viditelnosti) a způsobovat otravy a udušení (inhalace prachových částic). Při spadu pyroklastického materiálu se uplatňuje většinou pasivní způsob ochrany (tj. evakuace).

Obr. 11, 12: Nánosy terfy a snížená viditelnost po výbuchu sopky Pinatubo v roce 1991 (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Laharové proudy

Termínem lahar (z indonéštiny) označujeme jeden z největších vulkanických hazardů - sopečný bahnotok. Tento rychlý svahový pohyb má na svědomí až 100x více životů než lávové proudy (KUKAL, Z., 1983, 139). V důsledku spadu tefry se na svazích sopky hromadí silné vrstvy nezpevněného pyroklastického materiálu. Pokud dojde k jeho saturaci, vzniká ničivý laharový proud. Tyto bahnotoky mají obrovskou unášecí sílu (množství pevných jemných částic) a může dosahovat rychlostí i přes 100 km/h (často strmé svahy stratovulkánů).
Saturace sopečných usazenin může mít několik příčin. U vulkánů pokrytých ledovcem může v souvislosti s erupcí tát ledovcová hmota, která následně sytí vrstvy tefry. Sopečnou aktivitu může rovněž provázet vznik bouřkové činnosti spojené s vypadáváním značného množství srážek. Další variantou je voda uvolněná při přetečení nebo protržení kráterových jezer.

Obr. 13: Letecký snímek laharového proudu (zdroj: http://www.nasa.gov/).

Laharové proudy představují značné riziko. Díky značné síle a rychlosti pohybu mohou ničit komunikace i lidská sídla (obr. 14). Laharové nánosy způsobují velké škody v krajině, ekonomické i ekologické (ničení zemědělské půdy apod.). Stejně jako u spadu tefry ale probíhá přirozená obnova celkem rychle ve srovnání s pokryvy lávy.

Obr. 14: Dům v Japonsku zavalený laharovým proudem v roce 1995 (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Ochrana má jak pasivní, tak i aktivní podobu (KUKAL, Z., 1983, 141). Evakuace je však často velmi obtížná, vzhledem ke značné rychlosti laharů. Spíše se uplatňují preventivní opatření. Jsou to různé ochranné hráze a kanály, podobně jako u rizika proudů lávy. Důležité je i plánování land-use, a to především neosidlování území ohrožených tímto hazardem. V posledních letech jsou zaváděny i moderní monitorovací systémy laharového nebezpečí. Jedna se většinou o kombinaci seismografu a akustického snímače, který sleduje pohyby na svazích vulkánu (podle USGS).
Zajímavým projektem byl pokus o eliminaci laharového nebezpečí u jávské sopky Kelut (SMITH, K., 2002, 170). Tato sopka se vyznačuje kráterovým jezerem, jehož voda při erupcích způsobovala ničivé bahnotoky. Například v roce 1919 zemřelo v jejich důsledku kolem 5000 lidí. V polovině 20. století byl proto navržen systém podzemních tunelů, které dané jezero odvodnily a snížily tak riziko tohoto hazardu.

Vůbec největší laharový proud vznikl podle Z. Kukala (1983, 141) v oblasti dnešního NP Yellowstone před 40 - 50 mil. lety. Bahnotok zasáhl území o rozloze 11 000 km², které pokryl vrstvou usazenin tefry silnou až 2 km. Tato událost byla nejméně 20x intenzivnější než všechny známé historické katastrofy.

Žhavá mračna

Žhavá sopečná mračna (též nuées ardantes) jsou tvořena směsí horkých plynů a parklastického materiálu. Jde o proces, který je z hlediska vulkanických hazardů vůbec nejnebezpečnější a má na svědomí nejvíce lidských životů (KUKAL, Z., 1983, 143).
Sopečná mračna dosahují teplot až 1000°C (většinou 200 - 700°C) a rychlostí až kolem 100 km/h. Mohou vznikat při erupci sopky, ale i samovolně např. kolapsem materiálu tvořící kráter vulkánu. Nuées se obvykle skládají ze dvou částí. Při zemi jsou transportovány vetší kusy horniny, tedy lapilli a pumy. Vzduchem se pohybuje jemný sopečný prach a popel. Při postupu do nižších výšek kopírují mračna většinou průběh říčních údolí a jiných přirozených krajinných tras.

Obr. 15: Pohyb žhavého mračna po svazích sopky (zdroj: http://www.parautochthon.com/).

Rizika, která žhavá mračna představují, jsou obrovská. Oblak plynů a tefry ničí vše, co mu stojí v cestě, lidská obydlí i vegetaci. Krajina je celá spálená a pokrytá nánosy tefry. Zkázu dokonají požáry vzniklé v důsledku extrémně vysoké teploty. Lidé, které mračno dostihne, umírají na následky popálení a udušení. Smrt může zavinit i tzv. termošok. Před posupujícím čelem nuées je vzduch zahříván na teplotu několika set stupňů Celsia, který způsobí okamžité úmrtí v důsledku kompletního vypaření tělních tekutin. Takto například zahynuly lidé v římském městě Herculaneum při erupci Vesuvu v roce 79.

Obr. 16: Krajina poničená průchodem žhavého mračna po erupci sopky Pinatubo v roce 1991 (zdroj: http://www.usgs.gov/).

Jedinou efektivní obranou proti žhavým mračnům je včasná evakuace. To je ale zpravidla velice obtížné, neboť času je obvykle velmi málo. Při katastrofě pod vulkánem Mt. Pelée v roce 1902 dostihlo město St. Pierre vzdálené 6 km od sopky žhavé mračno o teplotě 700°C rychlostí 33 m/s (SMITH, K., 2002, 160). Zahynulo tak přes 30 000 lidí.

Sopečné plyny

Základem všech sopečných plynů je vodní pára, která bývá obohacena dalšími látkami. Jsou to především oxidy síry, fluoro- a chlorovodík, oxid uhelnatý a uhličitý. Tyto plyny jsou ve větší koncentraci pro člověka až smrtelně nebezpečné (KUKAL, Z., 1983, 150).
Sopečné exhalace se mohou uvolňovat přímo při erupci z jícnu sopky, nebo z ostatního vulkanického materiálu (lahary, tefra). Důležitým faktorem je směr a síla větru. Problém mohou představovat především nízko položená, nevětraná údolí. Plynné látky jsou totiž těžší než vzduch, a proto se mohou akumulovat na údolním dně. Zajímavá situace nastala na Islandu při erupci vulkánu Hekla v roce 1947 (KUKAL, Z., 1983, 151). V kotlinách se nahromadil toxický oxid uhelnatý a zapříčinil úhyn stád ovcí. Jeho výška však nepřesáhla 1 m, a lidem tak nehrozilo žádné nebezpečí.

>> Zpět <<