Геологическое моделирование покрыло Америку пеплом

Извержение Йеллоустоунского супервулканаКадр: 2012/Columbia Pictures

Геологи под руководством канадца Ларри Мастина рассчитали последствия извержения Йеллоустоунской кальдеры (известной также как Йеллоустоунский супервулкан) для Северной Америки. Оказалось, что в независимости от времени года извержения и направления ветра почти вся территория США в случае такого геологического события окажется засыпана пеплом. Статья ученых появилась в журналеGeochemistry, Geophysics, Geosystems.

Для расчета последствий извержения ученые использовали модель Ash3d. В этой численной модели атмосфера рассматривается как дискретный набор кубов. Для каждого куба фиксируется количество в нем тефры (это коллективное название для вулканических выбросов — пепла, пыли и прочего). Динамика модели задается правилами диффузии материала сквозь стенки между соседними кубами под воздействием ветра и гравитации. 

Несмотря на простоту, подобный подход, как показывает опыт геофизиков, позволяет эффективно интегрировать в модель многие атмосферные явления, управляя пропускной способностью стенок кубов. Например, в нескольких работах было показано, что такая модель позволяет учитывать, например, турбулетность внутри первоначального выброса, а также восходящие потоки от вулкана.

Так как речь идет о довольно специфическом извержении, геологи модифицировали модель, чтобы она учитывала эффекты, играющие роль на таких масштабах. Например, в модели исследователе соблюдался закон сохранения импульса, а также учитывалась высокая скорость фронта вулканического выброса. Геологи рассматривали три сценария, в которых извержения продолжались три дня, неделю и месяц, соответственно. При этом рассматривались различные сценарии развития события, связанные с годовыми изменениями направлений ветров.

В большинстве сценариев пеплом оказалась покрыта вся территория США. При этом на Восточном побережье, удаленном от извержения, расчетный слой пепла достигал трех миллиметров для Нью-Йорка и миллиметра для Майами. В свою очередь аналогичный показатель для Сан-Франциско составил 44 миллиметра.

Йеллоустоунская кальдера представляет собой последствия катастрофического извержения и последующего обрушения вулкана 640 тысяч лет назад. Размеры образовавшегося провала составляют 52 на 77 метров. Кальдера располагается непосредственно над местом, где магма из разлома между плитами выходит ближе к поверхности. На относительно небольшой глубине (8-16 километров) располагается крупная камера расплавленной лавы. Гипотетическое извержение кальдеры было показано в фильме «2012». 

 Андрей Коняев