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为什么华盛顿的瑞尼尔火山是美国最危险的火山之一

从西雅图-塔科马地区看到的雷尼尔山的景色非常壮观,但新的模型显示了这座喀斯喀特火山的危险程度。

作者:Erik Klemetti
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在华盛顿州普亚卢普山谷看到的雷尼尔山景象。图片来源:USGS。

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我经常被问到的一个问题(我真的非常经常被问到)是我认为美国最危险的火山是什么。现在,这是一个多层面的问题。就连定义“危险”是什么意思也充满风险。一座火山爆发的频率很高但规模较小,就更危险吗?还是它只发生过不频繁的大规模喷发,而且恰好靠近人口稠密地区?会不会是那些即使不喷发也可能造成危害的火山?

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实际上,这取决于任何火山的一些特质的组合

  • 它过去爆发的频率如何?

  • 这些喷发有多大?

  • 它们是什么类型的喷发?熔岩流、爆炸、火山碎屑流等?

  • 火山离人口稠密地区有多近?

  • 火山离主要航线有多近?

当你尝试从这些角度审视美国的火山时,一个名单就会开始形成。美国地质调查局发布了一份“美国火山威胁评估”,最新一份在 2018 年。根据他们的排名,夏威夷的基拉韦厄火山被认为是最危险的,因为它靠近居民区并且爆发频率很高。圣海伦斯火山位居第二,因为它是过去 100 年来唯一一座喷发的喀斯喀特火山。

但位列第三的是我最担心的火山:瑞尼尔火山。它位于西雅图-塔科马-奥林匹亚地区附近,是喀斯喀特最大的火山,并且有证据表明它可以对这个大都市区造成重大影响。当然,瑞尼尔火山自公元约 1450 年以来没有确认的喷发记录,尽管 1800 年代可能有一些小型、未确认的爆发。然而,无论瑞尼尔火山是否喷发,其危险始终存在。

当威胁是泥石流时

这是因为瑞尼尔火山以引起火山泥石流而闻名,也称为泥石流。这些泥石流是火山物质、水、周围的碎片以及它们所经过的任何东西的混合物。它们是一种由所有这些东西组成的浆液,使得泥石流更像是一条流动的水泥河,而不是水。

这种浓稠的稠度意味着它们可以摧毁路径上几乎任何东西,包括建筑物或桥梁。它也意味着它们可以将数十甚至数百英尺的碎片填满一个山谷。留下的景观就像被铺过一样。

从雷尼尔山看到的奥西奥拉泥石流露头,厚约 25 英尺。这一段距离源头超过 30 英里。图片来源:USGS。

USGS。

泥石流通常有四种形成方式。第一,当一座有冰雪的火山喷发时,冰雪融化并与火山碎屑混合,形成一股向下冲入火山的山谷的泥流。第二,喷发期间或之后的强降雨可能会导致松散的火山灰(如火山灰)随着更多的水分混合而流动。第三,火山口湖可能会溃破,将水沿着斜坡向下输送,并与火山碎屑迅速混合。最后,火山滑坡可能会将一堆火山物质倾倒在河谷中。后两种情况可能发生在喷发期间,也可能由地震引发,或者可能在没有任何预警的情况下发生。

如果人们没有得到警告,泥石流可能极其致命。1985 年哥伦比亚内瓦多-德尔鲁伊斯火山喷发是其中最著名的例子。一次小规模的喷发形成了一股泥石流,席卷了火山,将阿梅罗镇从地图上抹去。这次泥石流可能导致超过 20,000 人死亡。

泥石流是世界各地火山的持续威胁。新西兰的火山学家一直在监测鲁阿佩胡火山,因为它有火山口湖和火山上的冰雪,这可能形成泥石流,威胁到山坡上的滑雪者。1991 年菲律宾皮纳图博火山喷发的火山灰形成的泥石流在强降雨期间仍然发生。

瑞尼尔山潜在泥石流的新模拟

瑞尼尔山和其他火山的泥石流威胁意味着了解下一次泥石流可能发生什么至关重要。美国地质调查局的一组人员使用一套新的计算机模型(称为 D-Claw)模拟了瑞尼尔山西侧的潜在泥石流——这是下一次泥石流最可能发生的地方——并发现这些泥石流可能会摧毁火山顶峰下方的城镇。

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瑞尼尔山有着悠久的泥石流历史。在约 6000 年的时间里,这座火山至少发生了 9 次大型泥石流,移动了数亿立方英尺的碎片。那有多大?嗯,这些物质足以将曼哈顿覆盖 1-10 英尺的泥泞火山碎片。其中最大的泥石流是奥西奥拉泥石流。这次泥石流发生在约 5600 年前,移动了约 1300 亿立方英尺的碎片,足以将曼哈顿埋在 130 英尺厚的这种物质下。

瑞尼尔山最近一次泥石流是约 500 年前发生的电子泥石流。这次泥石流“仅”约 90 亿立方英尺,沿着火山的西侧向下流动,并向下流淌了 30 多英里,到达了现在的奥廷镇。与奥西奥拉泥石流不同,电子泥石流并非由任何喷发引发,而是由岩石松软和重力引起的山体滑坡。

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模拟从雷尼尔山日落圆形剧场地区发生的大型泥石流。图片来源:USGS。

USGS。

新的 D-Claw 模拟着眼于从电子泥石流规模到更小、可能更常见的事件。美国地质调查局关心的是这些泥石流可能以多快的速度传播,它们能传播多远,以及它们在途中可能埋葬社区的深度。

对于从瑞尼尔山日落圆形剧场发生的电子泥石流规模的事件,他们发现泥石流将以每小时 10 英里多的速度向下流动,泥石流前沿高超过 12 英尺。这次泥石流将在大约一小时内到达奥廷,最终在塔科马附近的萨姆纳和普亚卢普停止(见上文)。

其他模拟则着眼于沿着尼夸利河谷流动的泥石流。这些泥石流将到达阿尔德湖,并可能导致阿尔德大坝溢洪,这对更下游的人们构成了重大潜在危险(见下图)。

模拟泥石流到达雷尼尔山附近尼夸利河阿尔德湖的景象。图片来源:USGS

USGS

在这两种情况下,沿着尼夸利河和普亚卢普河谷向下流淌大量泥石流的物质数量惊人。模拟估计,泥石流将以每秒 800 万至 1000 万立方英尺的速度向下游流动。这超过了尼亚加拉大瀑布流量的 300-400 倍!这种体积和质量的向下游流入人口稠密地区将造成数十亿美元的损失。

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为灾难做准备

雷尼尔山火山灾害地图。图片来源:USGS。

USGS。

现在,他们的模型*不是*预报或预测。它们仅仅是帮助灾害规划者了解潜在风险的模拟。华盛顿州应急管理部门的地震/火山项目协调员 Brian Terbush 表示,新的模拟印证了防灾准备的必要性。

“报告证实了人们一直在练习疏散的预警时间是准确的,这是个好消息!尤其是在最近 4 月 29 日,14,500 名学生和老师证明了他们在该时间范围内可以撤离危险区域。然而,该报告也再次强调了雷尼尔山泥石流沿途的社区,特别是普亚卢普河和尼夸利河沿岸的居民,了解他们的疏散路线以及如何收到即将到来的泥石流警报至关重要。”

泥石流是世界性的危险,但只要有足够的预警,人们就可以避开泥石流。在瑞尼尔山,皮尔斯县政府和美国地质调查局有一个泥石流早期预警系统,沿着河谷的传感器可以在检测到泥石流时向火山下方的城镇发送信号。该系统正在升级,将增加更多可以实时响应任何泥石流的传感器。其中一些新传感器将安装在尼夸利河谷,以补充已经安装在普亚卢普河沿岸的传感器。

最终,这些模拟将帮助瑞尼尔山周边地区的人们更好地为下一次泥石流疏散做好准备。了解在此类事件期间该怎么做是关键,所以如果你住在可能发生泥石流的火山附近,你应该与当地应急管理部门联系,了解疏散计划和准备情况。

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