✨Tro núi lửa

alt=Volcanic ash streams out in an elongated fan shape as it is dispersed into the atmosphere.|nhỏ|Mây tro núi lửa trong vụ phun trào của [[Chaitén năm 2008, bao phủ khắp Patagonia từ Thái Bình Dương đến Đại Tây Dương.]] nhỏ|Phun trào núi lửa [[Iceland 1875, tro phủ khắp vùng Scandinavia trong 48 giờ.]] nhỏ|Tro núi lửa 454 triệu năm tuổi nằm giữa các lớp [[đá vôi ở Peter the Great's Naval Fortress, Estonia gần Laagri. Kích thước của vật chuẩn (thước đo) là ]]

Tro núi lửa bao gồm những mảnh vụn núi lửa (tephra) nhỏ, chúng là các đá và thủy tinh ở dạng bột được tạo ra từ các vụ phun trào núi lửa, có đường kính nhỏ hơn . Có 3 cơ chế tạo ra tro núi lửa: giải phóng ở dạng khí gây ra từ các vụ phun trào magma; giảm nhiệt khi tiếp xúc với nước gây ra các phun trào phreatomagma (phun trào do phản ứng giữa magma và nước), và giải phóng các hạt trong các phun trào có hơi nước gây ra bởi phreatic eruption (phun trào do nước bốc thành hơi do chạm magma nóng bỏng). Các vụ phun trào mạng mẽ trong tự nhiên liên quan đến hơi nước làm magma và các đá cứng xung quanh nát thành các hạt cỡ sét đến cát. Tro núi lửa có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và hoạt động của máy móc, như các đám mây tro núi lửa có thể gây nguy hiểm đối với máy bay và làm thay đổi kiểu thời tiết.

Tro núi lửa lắng đọng trên bề mặt đất làm phá hủy hệ sinh thái địa phương, cũng như làm đổ mái của các công trình. Tuy nhiên, theo thời gian, tro này là cho đất thêm màu mỡ. Khi lắng đọng và được nén chặt, chúng tạo thành loại đá gọi là tuff. Theo thời gian địa chất, việc phóng thích một lượng lớn tro có thể tạo thành các vòm tro núi lửa.

Sự hình thành

Tro núi lửa được tạo ra từ các vụ phun trào của núi lửa và quá trình phun trào của phreatomagmatic kèm theo dòng mật độ pyroclastic

Các vụ phun trào xảy ra khi magma được giải nén tăng lên, cho phép các chất dễ bay hơi (nước và nước biển) đi vào bong bóng khí. Khi có nhiều bong bóng khí được hình thành làm giảm mật độ của magma đẩy nó ra khỏi ống dẫn. Sự phân mảnh xảy ra khi các bong bóng khí chiếm từ 70 đến 80% thể tích của hỗn hợp phun trào. Các mảnh vỡ xuất hiện khi có sự tác động mạnh mẽ của các hạt bong bóng khí lên magma làm chúng vỡ ra thành từng mảnh nhỏ và bị đẩy ra ngoài khí quyển tạo thành các hạt tro núi lửa. Quá trình phân mảnh là một quá trình rất thành công của sự hình thành tro và có khả năng tạo ra tro mịn rất tốt của bong bóng khí ngay cả khi không có thêm nước.

Tro núi lửa cũng được tạo ra trong quá trình phreatomagmatic eruptions. Những đợt phun trào này xảy ra khi magma tiếp xúc với các nguồn nước (như biển, hồ và đầm lầy), nước ngầm, tuyết hoặc băng. Khi magma, nóng hơn đáng kể so với điểm sôi của nước, tiếp xúc với nước một lớp màng cách điện (hiệu ứng Leidenfrost), cuối cùng màng hơi này sẽ sụp đổ dẫn đến khớp nối trực tiếp giữa nước lạnh và magma nóng. Điều này làm tăng sự truyền nhiệt dẫn đến sự giãn nở nhanh chóng của nước và sự phân mảnh của magma thành các hạt nhỏ được đẩy ra từ miệng núi lửa. Quá trình này gây ra sự gia tăng diện tích tiếp xúc giữa magma và nước tạo ra cơ chế thông tin phản hồi, Trong các dòng mật độ pyroclastic, quá trình mài mòn hạt xảy ra khi các hạt tương tác với nhau làm giảm kích thước hạt và sản xuất các hạt tro mịn. Ngoài ra, tro núi lửa có thể được tạo ra trong quá trình phân mảnh thứ cấp của các mảnh vụn đá bọt, do sự bảo tồn nhiệt trong dòng chảy. Các quá trình này sản xuất ra một lượng lớn tro tro rất tinh khiết được loại bỏ khỏi các dòng mật độ pyroclastic trong tro bụi đồng-ignimbrit.

Các đặc tính vật lý và hóa học của tro núi lửa chủ yếu được kiểm soát bởi kiểu phun trào núi lửa. Hầu hết núi lửa hiển thị một loạt các kiểu phun trào được kiểm soát bởi hóa học magma, hàm lượng tinh thể, nhiệt độ và các chất khí hòa tan của magma phun trào và có thể được phân loại bằng chỉ số độ nóng của núi lửa (VEI). Những vụ phun trào hiệu quả (VEI 1) là do thành phần bazan sản sinh ra <105 m3 ejecta, trong khi các vụ phun trào lớn (VEI 5+) của thành phần rhyolithic và dacitic có thể phun ra lượng lớn ejecta (> 109 m3) vào khí quyển. Một tham số khác dùng để kiểm soát số lượng tro được sản xuất là thời gian phun trào: thời gian phun trào càng lâu, tro sẽ được tạo ra nhiều hơn. Ví dụ vào ngày 14/4/2010, núi lửa Eyjafjallajoekull tiếp tục phun trào lần thứ 2 và được phân loại là VEI 4  mặc dù cột tro bụi chỉ ở độ cao 8 km nhưng vụ phun trào vẫn tiếp diễn trong một tháng, khiến một lượng tro lớn bị đẩy ra khỏi bầu khí quyển.

Tính chất

Tính hóa học

Các loại khoáng chất có trong tro núi lửa phụ thuộc vào tính hóa học của magma mà nó phun trào. Các nguyên tố nhiều nhất được tìm thấy trong magma là silica (SiO2) và oxy, các loại magma (và tro) được tạo ra trong quá trình phun trào núi lửa được xác định chứa nhiều hàm lượng silica. Những vụ phun trào có năng lượng thấp từ bazan tạo ra tro đen đặc trưng có chứa khoảng 45-55% silica nói chung giàu sắt (Fe) và magnesi (Mg). Các vụ phun trào núi lửa rhyolit gây nổ mạnh nhất tạo thành tro chứa hàm lượng silica cao (> 69%) trong khi các loại tro khác có thành phần trung gian (ví dụ: andesit hoặc dacit) có hàm lượng silica từ 55-69%.

Những khí chính phát ra trong quá trình hoạt động núi lửa là nước, carbon dioxide, lưu huỳnh dioxide, hydro, hydrogen sulfide, cacbon monoxit và hydrogen chloride. Các loại khí sulfide, halogen và kim loại được loại bỏ khỏi bầu khí quyển bằng các quá trình phản ứng hóa học, sự lắng đọng khô và ướt, và do sự hấp phụ lên bề mặt tro núi lửa.

Một loạt các hợp chất sulfat và halide (chủ yếu là chloride và fluoride) dễ dàng tìm thấy từ tro núi lửa nguyên chất. Hầu hết các muối này được hình thành như là kết quả của việc phân giải nhanh các hạt tro trong các vụ phun trào, cung cấp cation liên quan đến quá trình lắng đọng các muối sulfate và halide.

Trong khi có 55 loại ion được liệt kê trong các hạt tro nguyên chất . Trong một thí nghiệm trên tro từ vụ phun trào núi lửa St. Helens năm 1980, muối chloride được tìm thấy là dễ tan nhất, tiếp theo là các muối sulfat Độ pH của tro nguyên chất biến đổi rất nhiều, tùy thuộc vào sự có mặt của chất ngưng tụ axit khí (chủ yếu là kết quả của khí SO2, HCl và HF trong vụ phun trào) trên bề mặt tro.

Cấu trúc tinh thể-rắn của muối hoạt động giống như một chất cách điện hơn một dây dẫn. Tuy nhiên, khi muối được hoà tan vào dung dịch bằng nguồn ẩm (ví dụ như sương mù, mưa nhẹ...), tro sẽ trở nên ăn mòn và dẫn điện.

Một nghiên cứu gần đây cho thấy độ dẫn điện của tro núi lửa tăng lên khi (1) tăng độ ẩm, (2) tăng hàm lượng muối hòa tan, và (3) tăng sức nén (mật độ khối).

Tro núi lửa tạo ra trong quá trình phun trào xung quanh chủ yếu bao gồm các mảnh thạch quyển và khoáng chất đã bị biến đổi một cách thủy nhiệt, thường là trong đá đất sét. Các bề mặt hạt thường được phủ bởi các tinh thể zeolit ​​hoặc đất sét và chỉ còn lại kết cấu để xác định các loại pyroclast. Sự phá vỡ các magmas có độ nhớt thấp (ví dụ, bazan) thường tạo thành các hạt có hình dạng giọt. Hình dạng giọt này, một phần là do sự căng của bề mặt, sự gia tăng của các giọt sau khi chúng thoát ra, và ma sát không khí. Hình dạng từ các quả cầu hoàn hảo đến một loạt các giọt xoắn, dài với bề mặt trơn, lỏng. Vì các hạt thô và chặt hơn được tích tụ gần nguồn, các mảnh vỡ tinh thể và đá bọt được làm giàu tương đối trong các đọng tro ở các vị trí xa xôi. Khối lượng riêng và độ cứng cao (khoảng 5 trên thang độ cứng của Mohs) cùng với góc độ cao, làm cho một số loại tro núi lửa (đặc biệt là các loại chứa hàm lượng silica rất cao) rất dễ mài mòn.

Kích thước hạt

Tro núi lửa chứa các hạt (pyroclasts) có đường kính < 2 mm (hạt > 2 mm được phân loại như lapilli),

Lượng tro bụi xảy ra ngay sau vụ phun trào và được kiểm soát bởi mật độ hạt. Ban đầu, các hạt thô rơi ra gần nguồn. Tiếp theo là sự xuất hiện của lapilli bổ sung, là kết quả của sự kết tụ hạt trong cột. Sự phát tán của tro ít tập trung hơn trong các giai đoạn cuối cùng khi cột di chuyển theo hướng gió. Điều này dẫn đến sự lắng đọng tro mùa thường giảm độ dày và kích thước hạt theo cấp số nhân với khoảng cách ngày càng tăng từ núi lửa. Các hạt tro mịn có thể vẫn còn trong bầu khí quyển trong vài ngày tới vài tuần và được phân tán bởi các luồng gió cao. Những hạt này có thể làm gián đoạn một cách khủng khiếp giao thông hàng không khắp ở khắp các quốc gia và ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu.

Những cành tro tro núi lửa có thể hình thành các dòng mật độ pyroclastic trên, được gọi là cọ đồng-ignimbrite. Khi các dòng mật độ pyroclastic di chuyển ra khỏi núi lửa, các hạt nhỏ hơn sẽ được loại bỏ khỏi dòng chảy bằng cách di chuyển và hình thành một vùng ít đậm hơn nằm trên dòng chính. Khu vực này sau đó sẽ cuốn hút không khí xung quanh và một đám lông chim co-ignimbrite trôi nổi được hình thành. Những cọ này có xu hướng có nồng độ cao hơn các hạt tro mịn tốt hơn so với các đám mây phun trào magma do sự mài mòn trong dòng mật độ mật độ pyroclastic. 

Việc phân tán tro núi lửa có thể làm gián đoạn và làm hỏng cơ sở hạ tầng tùy theo xã hội. Một số vụ phun trào gần đây đã cho thấy tính dễ bị thiệt hại của các khu đô thị dù chỉ nhận được một vài milimet hoặc cm của tro núi lửa. Điều này đã đủ để gây gián đoạn các phương tiện giao thông, điện, nước, nước thải và nước mưa. Chi phí phát sinh từ việc gián đoạn các hoạt động kinh doanh, thay thế các bộ phận bị hư hỏng và tổn thất bảo hiểm. Sự phân tán tro ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng quan trọng cũng có thể gây ra nhiều tác động kéo theo, có thể phá vỡ nhiều ngành và dịch vụ khác nhau.

Núi lửa tro tàn là về thể chất, xã hội và kinh tế phá hoại. Tro núi lửa có thể ảnh hưởng đến cả khu vực gần và khu vực nhiều trăm cây số từ nguồn, và gây ra sự gián đoạn và tổn thất trong nhiều lĩnh vực cơ sở hạ tầng khác nhau. Tác động phụ thuộc vào: độ dày lớp tro mùa; Thời gian tro tàn; Kích thước hạt và tính chất của tro; Liệu tro có ướt hay khô; Và bất kỳ biện pháp chuẩn bị, quản lý và phòng ngừa (giảm nhẹ) nào được sử dụng để giảm tác động từ sự sụp đổ của tro. Các lĩnh vực khác nhau của cơ sở hạ tầng và xã hội bị ảnh hưởng theo nhiều cách khác nhau và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều tác động hoặc hậu quả. Cái này sẽ được thảo luận trong các phần sau.

Các ngành cơ sở hạ tầng

Công nghiệp điện

thumb|Thủng lớp cách điện gây ra bởi sự nhiễm bẩn tro núi lửa. Tro núi lửa có thể gây gián đoạn các hệ thống cấp điện ở tất cả các cấp độ phát điện, chuyển đổi, truyền tải và phân phối điện. Có bốn tác động chính phát sinh từ sự nhiễm bẩn tro trong thiết bị được sử dụng trong quá trình phân phối điện:

• Sự lắng đọng ẩm của tro trên các chất cách ly điện áp cao có thể gây ra hiện tượng rò rỉ (dòng điện nhỏ trên bề mặt chất cách điện), nếu dòng điện đủ, có thể gây ra thủng chất cách điện (sự phóng điện ngoài ý muốn ra xung quanh hoặc trên bề mặt của lớp cách điện).

Nếu hiện tượng đoản mạch đủ để dừng bộ phận ngắt điện thì sẽ xuất hiện sự gián đoạn cung cấp điện. Những nơi thủng do tro bám vào trong lớp cách điện có thể gây cháy, ăn mòn hoặc phá vỡ lớp cách điện không thể sửa chữa và kết quả là dẫn đến sự gián đoạn nguồn cung cấp điện.

• Tro núi lửa có thể ăn mòn, làm thủng và gây ẩm thấp bộ máy kim loại, đặc biệt là các bộ phận chuyển động như tuabin nước và gió và quạt làm lạnh trên máy biến thế hoặc nhà máy nhiệt điện.
• Mật độ khối lượng lớn của một số trầm tích tro có thể gây hư hỏng đường dây và thiệt hại cho tháp bằng thép và cột gỗ do tro bám vào. Điều này là nguy hiểm nhất khi tro và/hoặc các đường dây và cấu trúc ướt (ví dụ: do lượng mưa) và đã có ≥10 mm tro bụi. Hạt hạt mịn (ví dụ, <đường kính 0,5 mm) có khả năng dính chặt vào các đường dây và cấu trúc dễ dàng nhất. Tro núi lửa cũng có thể bám vào và làm nặng thêm cái giá đỡ bằng gỗ, làm cho nó rơi xuống đường. Sự tích tụ tuyết và băng trên các đường dây và sự quá tải của các giá đỡ bằng gỗ làm tăng nguy cơ vỡ hoặc gây sụp đổ của đường dây và các phần cứng khác.
• Kiểm soát các điểm kết nối dễ bị tổn thương đã ngừng hoạt động (ví dụ, trạm biến áp) hoặc các mạch cho đến khi lượng bụi tro giảm xuống hoặc làm sạch và phục hồi thiết bị.

Nguồn cung cấp nước

Sau vụ phun trào, công chúng rất lo ngại về vấn đề ô nhiễm hoá học đối với nguồn cung cấp nước. Tuy nhiên, nói chung, các tác động vật lý của một vụ tàn tro sẽ có xu hướng áp đảo các vấn đề gây ra bởi việc giải phóng các chất gây ô nhiễm hóa học từ tro núi lửa tươi. Tác động thay đổi tùy thuộc vào loại hệ thống nghiên cứu.

Nhà máy xử lý nước lớn

thumb | Tua bin nước từ nhà máy thủy điện [[Agoyan bị xói mòn bởi tro núi lửa chứa đầy nước.]] Tua-bin nước từ nhà máy thủy điện Agoyan bị xói mòn bởi nước tràn lên men tro núi lửa.

Các hệ thống cung cấp nước ngầm tương thích với các tác động từ ashfall, mặc dù việc tro bay có thể gây cản trở hoạt động của các máy bơm đầu giếng. Lỗi điện do bụi tro gây ra cũng có thể làm gián đoạn các máy bơm chạy bằng điện nếu không có thế hệ dự phòng.

Đối với các nguồn nước như hồ và hồ chứa, lượng thể tích cho pha loãng các ion ăn mòn từ tro nói chung là lớn. Các thành phần dồi dào nhất của tro xỉ tro (Ca, Na, Mg, K, Cl, F và SO4) xuất hiện một cách tự nhiên ở nồng độ đáng kể ở hầu hết các vùng trên mặt nước và do đó không bị ảnh hưởng nhiều bởi các đầu vào từ núi lửa bụi tro và cũng không đáng lo ngại về mặt nước uống, trừ ngoại lệ Flo. Các thành phần sắt, mangan và nhôm thường được làm giàu trên mức nền bởi núi lửa phun trào. Những yếu tố này có thể mang lại hương vị kim loại cho nước, và có thể sản sinh ra chất nhuộm màu trắng, nâu hoặc đen, nhưng không được coi là có nguy cơ đối vớisức khỏe. Sự phun trào núi lửa không gây ra vấn đề về nguồn cung cấp nước cho các nguyên tố vi lượng độc hại như thủy ngân (Hg) và chì (Pb) chỉ xảy ra ở mức độ rất thấp trong tro bay.

Một điểm nữa cần lưu ý là việc xử lý nước uống thường liên quan đến việc bổ sung các hóa chất xử lý như nhôm sulfat hoặc sắt chloride như flocculants, vôi để điều chỉnh pH, clo dùng cho việc khử trùng và chất fluoride dùng cho sức khỏe răng miệng.

Tác động vật lý của bụi tro có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các nhà máy xử lý nước. Tro có thể làm nghẽn các cấu trúc thông hơi, gây tổn thương mài mòn nghiêm trọng cho cánh quạt bơm và động cơ bơm quá tải. Nhiều nhà máy xử lý nước có bước tự đông / đông kết được tự động điều chỉnh đến độ đục (mức chất rắn lơ lửng được đo bằng đơn vị độ đục nephelometric) trong nước đến. Trong hầu hết các trường hợp, thay đổi độ đục gây ra bởi các hạt tro lơ lửng sẽ nằm trong phạm vi hoạt động bình thường của nhà máy và có thể được quản lý một cách thỏa đáng bằng cách điều chỉnh việc bổ sung chất kết dính. Bụi tro sẽ có nhiều khả năng gây ra vấn đề cho các nhà máy không được thiết kế cho độ đục cao và có thể bỏ qua xử lý đông / đông kết. Bụi tro có thể xâm nhập vào các hệ thống lọc chẳng hạn như tràn vào các bộ lọc cát thông qua cả nước thải trực tiếp và qua nguồn nước lấy vào. Trong hầu hết các trường hợp, sẽ cần phải duy trì bảo dưỡng để quản lý tác động của bụi tro, nhưng không có gián đoạn về dịch vụ.

Bước cuối cùng của việc xử lý nước uống là khử trùng để đảm bảo rằng cuối cùng nước uống không có các vi sinh vật lây nhiễm. Vì các hạt lơ lửng (độ đục) có thể cung cấp nền cho sự phát triển của vi sinh vật và có thể bảo vệ chúng khỏi việc khử trùng, điều cực kỳ quan trọng là quá trình xử lý nước đạt được mức độ loại bỏ các hạt lơ lửng tốt.

Hệ thống xử lý nhỏ

Nhiều cộng đồng nhỏ lấy nước uống từ nhiều nguồn khác nhau (hồ, suối, suối nước và giếng nước ngầm). Mức độ điều trị rất khác nhau, từ các hệ thống thô sơ với sàng lọc thô hoặc lắng đọng, tiếp theo là khử trùng (thường là dùng clo), cho đến các hệ thống tinh vi hơn sử dụng một bước lọc. Cần lưu ý rằng trừ khi sử dụng nguồn chất lượng cao, chẳng hạn như nước ngầm an toàn, việc khử trùng một mình không đảm bảo rằng nước uống an toàn với động vật nguyên sinh như Giardia và Cryptosporidium tương đối kháng với các chất tẩy uế tiêu chuẩn và đòi hỏi các bước loại bỏ bổ sung chẳng hạn như phương pháp lọc.

Tro núi lửa có thể sẽ có tác động lớn đến các hệ thống này. Bụi tro sẽ làm tắc nghẽn các cấu trúc hút, gây tổn thương mài mòn cho máy bơm và đường ống dẫn, ao và các bộ lọc mở. Mức độ đục cao rất có thể ảnh hưởng đến việc điều trị khử trùng và liều lượng có thể phải được điều chỉnh để bù lại. Cần phải theo dõi sự dư lượng chlorine trong hệ thống phân phối.

Nguồn nước từ mưa

Nhiều hộ gia đình, và một số cộng đồng nhỏ, dựa vào nước mưa để cung cấp nước uống. Cách lấy nước từ mái nhà rất dễ bị ô nhiễm bởi bụi tro, vì chúng có diện tích bề mặt lớn so với thể tích bể chứa. Trong những trường hợp này, việc lọc lấy các chất gây ô nhiễm hóa học từ bụi tro có thể trở thành một nguy cơ về sức khoẻ và việc uống nước lúc này không được khuyến khích. Trước khi xảy ra sự cố phân tán tro, cần phải ngắt ống dẫn nước để nước trong bể được bảo vệ. Một vấn đề nữa là lớp phủ bề mặt tro núi lửa tươi có thể có tính axit. Không giống hầu hết các vùng nước mặt, nước mưa thường có độ kiềm rất thấp (khả năng trung hoà axit) và do đó bụi tro có thể làm axit hóa nước trong bể. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề về khả năng thoát nước, khi đó nước sẽ có khả năng ăn mòn mạnh hơn đối với vật liệu mà nó tiếp xúc. Đây có thể là một vấn đề đặc biệt nếu có móng tay chì hoặc cột thu lôi được sử dụng trên mái nhà, và cho ống đồng và các phụ kiện khác của hệ thống ống nước kim loại.

Nhu cầu về nước

Trong thời gian bụi tro phân tán, các nhu cầu lớn thường được đặt vào nguồn nước để dọn dẹp và sự thiếu hụt có thể xảy ra. Thiếu hụt thỏa hiệp các dịch vụ quan trọng như chữa cháy và có thể dẫn đến thiếu nước cho nước sạch,trữ nước sạch và nước uống. Chính quyền thành phố cần theo dõi và quản lý nhu cầu nước này một cách cẩn thận và có thể cần phải tư vấn cho công chúng sử dụng các phương pháp làm sạch mà không cần sử dụng nước (ví dụ như làm sạch bằng chổi thay vì xịt rửa).

Xử lí nước thải

Các mạng lưới thoát nước có thể gây thiệt hại tương tự như các mạng lưới cấp nước. Rất khó để loại trừ tro khỏi hệ thống cống rãnh. Các hệ thống có các đường ống nước mưa / nước cống kết hợp có nguy cơ cao nhất. Tro từ núi lửa sẽ đi vào các đường ống dẫn nước có dòng chảy / thấm qua nước mưa thông qua các kết nối bất hợp pháp (ví dụ như từ ống xả từ mái), các đường nối chéo, xung quanh các lỗ cống hoặc qua các lỗ và vết nứt trong ống cống.

Nước thải nhiễm bẩn vào nhà máy xử lý có thể gây ra sự thiếu sót của thiết bị kiểm tra trước bằng máy cơ học như màn hình bước hoặc màn hình xoay. Bụi tro sẽthấm sâu vào hệ thống sẽ giải quyết và giảm năng lực của lò phản ứng sinh học cũng như tăng lượng bùn và thay đổi thành phần của nó.

Máy Bay

Hạn chế chính của máy bay bay vào đám mây tro núi lửa là sự mài mòn của các bề mặt hướng về phía trước, chẳng hạn như kính chắn gió và cạnh đầu của cánh, và sự tích tụ của tro vào các lỗ trên bề mặt, bao gồm động cơ. Việc đeo kính chắn gió và đèn hạ cánh sẽ làm giảm tầm nhìn của phi công dựa vào thiết bị của họ. Tuy nhiên, một số thiết bị có thể cung cấp đọc không chính xác, chẳng hạn như một cảm biến (ví dụ, một ống pitot) có thể bị tắc với tro. Hít vào tro bụi vào động cơ sẽ làm hỏng đai mài mòn. Tro sẽ làm da đầu trong máy nén, giảm hiệu quả của nó. Tro đã hòa tan trong buồng đốt để tạo ra thủy tinh nóng chảy. Tro sau đó kết hợp trên lưỡi tuabin, chặn không khí và làm cho động cơ ngừng chạy.

Thành phần lớn nhất của tro là nhiệt độ nóng chảy của nó trong nhiệt độ hoạt động (> 1000 °C) của một động cơ phản lực lớn hiện đại.] Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào nồng độ ash trong cát, thời gian mà máy bay trải qua trong lông, và các hành động của phi công. Bất đối xứng, sự tan chảy của tro, đặc biệt là thủy tinh núi lửa, có thể dẫn đến việc củng cố tro được củng cố trên tua bin dẫn động tuabin dẫn tới gian hàng máy nén và hoàn toàn mất lực đẩy động cơ. Quy trình tiêu chuẩn của hệ thống điều khiển động cơ khi phát hiện ra một gian hàng có thể làm tăng khả năng làm trầm trọng thêm vấn đề. Đề nghị phi công làm giảm công suất của động cơ và nhanh chóng thoát khỏi đám mây bằng cách giảm 180 °. Vào ngày 15 tháng 4 năm 2010, Không lực Phần Lan đã ngưng các chuyến bay huấn luyện khi tìm thấy thiệt hại xảy ra do việc các động cơ của một trong những chiếc máy bay Boeing F-18 Hornet hút bụi núi lửa vào. Vào ngày 22 tháng 4 năm 2010, các chuyến bay huấn luyện của Anh RAF Typhoon cũng tạm thời bị treo sau khi chất lắng của bụi núi lửa được tìm thấy trong các động cơ phản lực. Tháng 6 năm 2011, có những đóng cửa không phận tương tự tại Chile, Argentina, Brazil, Australia và New Zealand, sau vụ phun trào của Puyehue-Cordón Caulle, Chile.

Xác định

Mây tro núi lửa khó phát hiện từ máy bay vì không có buồng lái trên tàu để phát hiện chúng. Tuy nhiên, Nicarnica Aviation, một chi nhánh của Viện Nghiên cứu Hàng không Na Uy, đã phát triển một hệ thống mới gọi là Biệt Cách Dù núi lửa hồng ngoại Object Detector (TRÁNH) mà sẽ cho phép các phi công để truyền tải lên đến 100 km (62 dặm) của tro và bay một cách an toàn xung quanh họ. Hệ thống sử dụng hai camera hồng ngoại nhanh, gắn trên mặt hướng về phía trước, được điều chỉnh để phát hiện tro núi lửa. Hệ thống này có thể phát hiện nồng độ ash từ <1 mg / m3 đến> 50 mg / m3, cho thí điểm cảnh báo khoảng 7-10 phút.

Ngoài ra, có thể sử dụng hình ảnh mặt đất và vệ tinh, radar và lidar để phát hiện đám mây tro. Thông tin này được thông qua giữa các cơ quan khí tượng thủy văn, các đài quan sát núi lửa và các công ty hàng không thông qua Trung tâm Tư vấn Khí núi lửa Volcanic (VAAC). Có một VAAC cho từng khu vực trên thế giới. Các VAAC có thể đưa ra lời khuyên về cách mô tả mức độ đám mây tro trong hiện tại và tương lai.

Hệ thống Sân Bay

Tro núi lửa không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động bay mà còn có thể ảnh hưởng đến hoạt động của sân bay trên đất liền. Tích lũy tro tàn nhỏ có thể làm giảm khả năng hiển thị, tạo ra các đường băng và đường băng trơn, truyền thông và hệ thống điện, xâm nhập các dịch vụ mặt đất, phá hủy các tòa nhà và máy bay đỗ. Việc tích tụ tro trên vài milimet cần phải được loại bỏ trước khi các sân bay có thể tiếp tục hoạt động đầy đủ. Ash không biến mất (không giống như tuyết rơi) và phải được xử lý theo cách ngăn không cho nó bị gió và máy bay tái sử dụng.

Giao thông Đường Bộ

Ash có thể làm gián đoạn hệ thống giao thông trên diện rộng trong nhiều giờ liền, bao gồm đường sá, xe cộ, đường sắt và cảng và vận chuyển. Tro rơi sẽ làm giảm khả năng hiển thị mà có thể làm cho lái xe trở nên khó khăn và nguy hiểm.

Thiết bị viễn thông có thể bị hư hỏng do rơi tro trực tiếp. Hầu hết các thiết bị hiện đại đòi hỏi phải làm mát liên tục từ các máy điều hòa không khí. Đây là những dễ bị tắc nghẽn bởi tro làm giảm hiệu quả làm mát của chúng. Sạt lở nặng có thể gây ra các đường dây viễn thông, cột buồm, dây cáp, ăngten, các món ăn và tháp râu bị sập vì tro tàn. Tro bụi cũng có thể gây ra sự ăn mòn nhanh của các thành phần kim loại. Các thành phần dễ bị tổn thương nhất là các thành phần cơ khí, chẳng hạn như quạt làm mát, ổ đĩa CD, bàn phím, chuột và miếng đệm cảm ứng. Các thành phần này có thể bị kẹt với tro hạt mịn làm cho chúng ngừng hoạt động; Tuy nhiên, hầu hết có thể được phục hồi để làm việc bằng cách làm sạch bằng khí nén. Tro bụi có thể gây ra các mạch điện ngắn trong các máy tính để bàn; Tuy nhiên, sẽ không ảnh hưởng đến máy tính xách tay.

Sức khỏe con người và động vật

Các hạt tro có đường kính nhỏ hơn 10 μm được treo trong không khí được biết là có thể hít được, và những người tiếp xúc với tro bụi đã có kinh nghiệm về sự khó chịu về hô hấp, khó thở, mắt và các triệu chứng của da, và các triệu chứng mũi và họng. Tác động sức khỏe của tro núi lửa phụ thuộc vào kích cỡ hạt, thành phần khoáng vật và lớp phủ hóa học trên bề mặt của các hạt tro.

Không có trường hợp nào ghi nhận trường hợp silicosis phát triển do tiếp xúc với tro núi lửa. Tuy nhiên, nghiên cứu dài hạn cần thiết để đánh giá những tác động này đang thiếu. Từ Vụ phun trào Laki 1783 ở Iceland người ta biết rằng ngộ độc floine xảy ra ở người và gia súc như là kết quả của sự hóa học của tro và khí, chứa hàm lượng Hydrogen Fluoride cao. Sau vụ phun trào Núi Ruapehu năm 1995/96 tại New Zealand, hai ngàn con cừu và chiên con chết sau khi bị nhiễm fluorosis trong khi chăn thả trên mặt đất chỉ với 1–3 mm tro tàn. Những đợt ngã lớn hơn sẽ hoàn toàn chôn vùi những đồng cỏ và đất dẫn tới cái chết của đồng cỏ và khử trùng đất do thiếu oxy. Sự sống sót của cây trồng phụ thuộc vào độ dày tro, hóa học tro, độ chặt của tro, lượng mưa, thời gian chôn lấp và chiều dài thân cây tại thời điểm tro tàn. Mất tro không có khả năng giết cây trưởng thành, nhưng việc đổ tro sẽ phá vỡ các cành lớn trong khi tro rơi nặng (> 500 mm). Sự phá hủy cây cũng có thể xảy ra, đặc biệt nếu có thành phần tro bụi thô trong tro tàn.

Các tác động lên dây chuyền cũng có thể phụ thuộc lẫn nhau. Tính dễ bị tổn thương của mỗi cuộc sống có thể phụ thuộc vào: loại nguy hiểm, mật độ không gian của các mối liên kết quan trọng, sự phụ thuộc vào các liên kết quan trọng, tính nhạy cảm đối với thiệt hại và tốc độ khôi phục dịch vụ, tình trạng sửa chữa hoặc tuổi tác, và đặc điểm thể chế hoặc quyền sở hữu. Sự ra đời của Ash từ sự kiện này cũng gây ra thiệt hại cho ngành nông nghiệp ở địa phương, thiệt hại trong ngành du lịch, phá hủy đường sá và cầu ở Iceland (kết hợp với nước nóng băng tan) và chi phí liên quan đến ứng phó khẩn cấp và dọn dẹp. Tuy nhiên, trên toàn Châu Âu có nhiều thiệt hại liên quan đến sự gián đoạn du lịch, ngành công nghiệp bảo hiểm, dịch vụ bưu chính, và xuất nhập khẩu trên khắp châu Âu và trên toàn thế giới. Những hậu quả này cho thấy sự phụ thuộc lẫn nhau và sự đa dạng của các tác động từ một sự kiện duy nhất.