Content
- Què és la Cendra Volcànica?
- Propietats de la cendra volcànica
- Erupcions de Cendra i Columnes de Cendra
- Cerneixos, cendres i camps de cendra
- L’impacte de les cendres volcàniques
- Impacte en la salut humana:
- Impacte sobre l'agricultura:
- Impacte sobre els edificis:
- Impacte en els electrodomèstics:
- Impacte en les comunicacions:
- Impacte en les instal·lacions generadores d'energia:
- Impacte en el transport terrestre:
- Impacte en el transport aeri:
- Impacte en els sistemes de subministrament d'aigua:
- Impacte sobre els sistemes d'aigües residuals:
- Planificació de cendres volcàniques
Plomall de cendres volcàniques del volcà de Cleveland, situat a l'illa de Chuginadak, a la cadena de les illes aleutianes, a l'Alaska. Imatge de la NASA presa per Jeff Williams, enginyer de vols, de l'Estació Espacial Internacional. Imatge més gran.
Què és la Cendra Volcànica?
La cendra volcànica consisteix en partícules de mida de pols fins a sorra de roques ígnies que han estat bufades a l’aire per un volcà en erupció. El terme s'utilitza per al material mentre es troba a l'aire, després que caigui a terra i, de vegades, després d'haver estat litificat en roca. Els termes "pols volcànic" i "cendra volcànica" s'utilitzen per a un mateix material; no obstant això, la "pols volcànica" s'utilitza més adequadament per al material de mida pols.
Cendra volcànica de Mount St. Helens, erupció de 1980. Imatge USGS, D.E. Wieprecht. Imatge més gran.
Partícula de cendra volcànica visualitzat amb un microscopi electrònic d’escaneig. Imatge USGS de A.M. Sarna-Wojcicki. Imatge més gran.
Propietats de la cendra volcànica
A primera vista, les cendres volcàniques semblen una pols tova i inofensiva. En canvi, la cendra volcànica és un material de roca amb una duresa d’uns 5 o més a l’escala de duresa de Mohs. Es compon de partícules de forma irregular amb vores afilades i punxegudes (vegeu la vista microscòpica). Combina l’alta duresa amb la forma de partícula irregular i la cendra volcànica pot ser un material abrasiu. Això permet a aquestes minúscules partícules la possibilitat de danyar les finestres dels avions, ser irritant per als ulls, provocar un desgast inusual a les parts mòbils dels equips amb què entren en contacte i causar molts altres problemes que es detallen a continuació a la secció "Impacte de la cendra volcànica".
Les partícules de cendres volcàniques són de mida molt petita i tenen una estructura vesicular amb nombroses cavitats. Això els proporciona una densitat relativament baixa per a un material de roca. Aquesta baixa densitat, combinada amb la mida de partícula molt petita, permet que la cendra volcànica sigui transportada a l'atmosfera per una erupció i transportada a llargues distàncies pel vent. Les cendres volcàniques poden causar problemes a molta distància del volcà en erupció.
Les partícules de cendres volcàniques són insolubles en aigua. Quan es mullen, formen un puré o un fang que pot fer que les carreteres i les pistes siguin llises. Les cendres volcàniques humides poden assecar-se en una massa sòlida, de formigó. Això li permet connectar clavegueres de tempesta i enganxar-se a la pell dels animals que es troben a la intempèrie quan la cendra cau al mateix temps que la pluja.
Columna de cendres volcàniques: Columna d’erupció del Mont St. Helens, el 18 de maig de 1980. Aquest alliberament explosiu va produir una columna calenta de tephra creixent, gasos volcànics i aire atrevit que es va elevar a una altitud de 22 quilòmetres en menys de deu minuts. Els forts vents predominants van portar la cendra a l'est a uns 100 quilòmetres per hora. En menys de quatre hores, la cendra va caure sobre la ciutat de Spokane a uns 400 quilòmetres, i dues setmanes després el núvol d’erupció havia encerclat la terra. Imatge USGS de A. Post.
Erupcions de Cendra i Columnes de Cendra
Alguns magmes contenen enormes quantitats de gas dissolt sota pressions molt altes. Quan es produeix una erupció, la pressió de confinament sobre aquests gasos s’allibera sobtadament i s’expandeixen ràpidament, arrencant-se de l’aire de volcà i portant petits trossos de magma amb ells. Amb el mateix resultat, les aigües subterrànies properes a una cambra de magma es poden llençar a vapor. Aquestes són la font de partícules de cendra per a algunes erupcions. L’enorme quantitat de gasos que s’escapen i s’expandeixen gas que es precipiten de la sortida pot conduir una columna d’erupció de cendra i gasos calents a l’aire.
La imatge que acompanya mostra una part de la columna de cendra produïda per l'erupció del maig de Santa Helena de 1980. En aquella erupció, l’alliberament explosiu de gasos volcànics calents a l’atmosfera va produir una columna de tephra creixent, gasos volcànics i aire que va arrossegar fins a 22 km d’altitud en menys de deu minuts. Aleshores, els forts vents predominants van portar la cendra a l'est a uns 100 quilòmetres per hora. En menys de quatre hores, la cendra va caure sobre la ciutat de Spokane a uns 400 quilòmetres de la sortida. Dues setmanes després, s’havia portat pols de l’erupció al voltant de la Terra.
L’erupció de la muntanya Santa Helena va ser excepcional per les seves dimensions i intensitat. A la part superior d'aquesta pàgina es mostra una versió més típica de cendra. En aquesta imatge, el volcà de Cleveland, situat a l'illa de Chuginadak, a la cadena de les illes aleutianes d'Alaska, allibera un petit plomall de cendra que en pocs minuts es desprèn del volcà i és deixat endur pel vent.
Mapa de cendres volcàniques: Mapa que mostra la distribució geogràfica als Estats Units per a la fallida de les cendres a partir de l'erupció del Mount St. Helens al 18 de maig de 1980. Imatge USGS Mapa més gran.
Gruix de cendra: Els dipòsits de cendra són generalment gruixuts i de gruix en la mida de partícula prop del volcà. Tanmateix, a distància, el dipòsit queda més prim i fi.
Plomall de cendra: Un llarg plom de cendra procedent del volcà Chaitén al sud de Xile es va disparar a tot el continent. Imatge més gran.
Cerneixos, cendres i camps de cendra
Un cop que un volcà és deixat cendres a l’aire, el vent té l’oportunitat de moure’l. Aquest moviment, juntament amb la turbulència de l’aire, treballen per distribuir la cendra en suspensió sobre una àmplia àrea. Aquests núvols de cendra moguts pel vent es coneixen com a plomalls de freixe. La imatge de sota mostra un plomall de cendra produït per l'erupció del volcà Chaitén al sud de Xile el 3 de maig de 2008. Aquest plomatge comença a Xile, travessa l'Argentina i s'estén centenars de quilòmetres per l'oceà Atlàntic, repartint-se a mesura que es desplaça.
A mesura que un plomall de cendra s’allunya del ventilador volcànic, ja no té la pressa d’escapar gasos per suportar-lo. Les partícules de cendra no suportades comencen a caure. Les grans partícules de cendra cauen primer i les partícules més petites es mantenen en suspensió més temps. Això pot produir un dipòsit d’ashfall al sòl per sota del plomall de cendra. Aquests dipòsits de cendres són generalment més gruixuts a prop de la sortida del vent i prims amb distància. En aquesta pàgina es mostra un mapa que mostra la distribució de cendres de l'erupció del Mont Sant Helen del 18 de maig de 1980.
Un camp de cendra és una zona geogràfica on el terreny ha estat cobert per la desaparició d'un plomall de cendra. A la imatge de sota es mostra un camp de cendres a l'est del volcà Chaitén, al sud de Xile, a partir del maig del 2008. Es pot veure clarament la coberta de terra blanca de les cendres.
Camp de cendra: Un camp de freixes a l'est del volcà Chaitén des de maig del 2008. Imatge més gran.
L’impacte de les cendres volcàniques
Les cendres volcàniques presenten nombrosos perills per a les persones, la propietat, la maquinària, les comunitats i el medi ambient. A continuació, es detallen diversos.
Impacte en la salut humana:
Les persones exposades a caure cendra o a viure a l’entorn polsegós després d’una asfaltada poden patir diversos problemes. Els problemes respiratoris inclouen irritació del nas i la gola, tos, malalties similars a la bronquitis i malestar durant la respiració. Es poden reduir amb l’ús de màscares de pols d’alta eficiència, però s’ha d’evitar l’exposició a la cendra si és possible.
Els problemes a llarg termini poden incloure el desenvolupament d'una malaltia coneguda com a "silicosi" si la cendra té un contingut important de sílice. L’Institut Nacional de Seguretat i Salut en el Treball dels EUA recomana tipus de màscares específiques per a les persones exposades a la cendra volcànica. Qualsevol que ja pateix problemes com bronquitis, enfisema o asma hauria d’exposar-se.
Les cendres volcàniques seques es poden enganxar a un ull humit humit, i les petites partícules de cendra causen ràpidament irritació ocular. Aquest problema és més greu entre les persones que porten lents de contacte. Algunes irritacions de la pell són reportades per persones en zones de caiguda; tanmateix, el nombre de casos i la seva gravetat són baixos.
Ashfall Novarupta: Imatge per satèl·lit del paisatge al voltant del volcà Novarupta amb contorns de caiguda i àrea de flux piroclàstica de l'erupció de 1912 mostrada com a línies de colors. Imatge de satèl·lit de J. Allen (NASA) mitjançant dades de la Facultat de cobertura terrestre global de la Universitat de Marylands. Cartografia de B. Cole ,. Imatge més gran.
Impacte sobre l'agricultura:
La ramaderia pateix els mateixos problemes oculars i respiratoris que es descriuen anteriorment per als humans. Els animals que s’alimenten pasturant podrien arribar a ser incapaços de menjar si la cendra cobreix la seva font d’aliments. Els que mengen d'una font d'aliments coberts de cendra solen patir diverses malalties. Els agricultors de les zones de caiguda poden necessitar proporcionar pinsos addicionals als seus animals, evacuar-los o enviar-los a la matança precoç.
La caiguda de pocs mil·límetres no sol provocar danys greus a les pastures i als conreus. Tot i això, acumulacions de cendres més gruixudes poden danyar o matar plantes i pastures. Les acumulacions gruixudes poden danyar el sòl matant micròfits i bloquejant l’entrada d’oxigen i aigua. Això pot donar lloc a un estat estèril del sòl.
Danys de la cendra volcànica: Edificis danyats per una cascada humida. Imatge USGS Imatge més gran.
Cendra volcànica: Vídeo USGS que explica l'impacte de les cendres volcàniques en el trànsit aeri.
Impacte sobre els edificis:
Les cendres seques pesen aproximadament deu vegades la densitat de neu fresca. Una gruixuda cendra a la teulada d’un edifici pot sobrecarregar-la i fer que es col·lapsi (vegeu la imatge). La majoria dels edificis no estan dissenyats per suportar aquest pes addicional.
Immediatament després d’una forta baixada, una de les feines prioritàries és netejar la cendra dels terrats dels edificis. Si la pluja cau abans que es tregui la cendra, pot ser absorbida per la cendra i augmentar el pes. Les cendres humides poden tenir una densitat de vint vegades la de neu fresca.
Les cendres volcàniques poden omplir els canalons d'un edifici i obstruir els baixants. Les cendres soles poden ser molt pesades, i si es mulla per la pluja, el pes sovint traurà els canalons de les cases. La cendra en combinació amb l'aigua pot ser corrosiva per als materials de sostre metàl·lics. Les cendres humides també són un conductor i, quan s’acumulen al voltant dels elements elèctrics externs d’un edifici, poden causar greus lesions o danys.
Els condicionadors d'aire i els sistemes de maneig d'aire poden fallar o danyar-se si els filtres estan obstruïts o si les seves obertures estan tapades per cendres volcàniques. Les peces mòbils dels equips es poden dur ràpidament si hi ha cendres abrasives.
Impacte en els electrodomèstics:
Les cendres fines i la pols poden infiltrar-se als edificis i causar problemes amb els aparells. La cendra abrasiva pot produir un desgast inusual a les parts mòbils dels motors elèctrics. Les aspiradores, forns i sistemes informàtics són especialment vulnerables perquè processen molt d’aire.
Foscor a causa de la caiguda volcànica: La cendra a l’aire pot bloquejar la llum del sol i fer que les zones sota un plomall de cendra es foscin al mig dia. Volcà Soufriere Hills, imatge de 1997. Imatge USGS. Imatge més gran.
Impacte en les comunicacions:
Les cendres volcàniques poden tenir una càrrega elèctrica que interfereix en les ones de ràdio i altres emissions transmeses a través de l’aire. És possible que els equips de ràdio, telèfon i GPS no puguin enviar ni rebre senyals amb un volcà en erupció a prop. Les cendres també poden danyar instal·lacions físiques, com ara cables, torres, edificis i equipaments necessaris per suportar les comunicacions.
Impacte en les instal·lacions generadores d'energia:
Les cendres volcàniques poden causar l’aturada de les instal·lacions generadores d’energia. De vegades, aquestes instal·lacions s’apaguen per evitar danys a la cendra. Poden romandre baixades fins que s’hagi tret la cendra. Això protegeix els equips essencials de la fallada, però interromp el servei d’energia a milions de persones.
Cendra volcànica als cotxes a la base aèria Clark de Filipines després de l'erupció del 1991 del Mont Pinatubo. Aquest aparcament es troba a uns 25 quilòmetres a l'est de l'erupció i ha rebut uns 9 centímetres de cendra. Imatge USGS de R.P. Hoblitt. Imatge més gran.
Impacte en el transport terrestre:
L’impacte inicial sobre el transport és un límit en la visibilitat. La cendra omple l’aire i bloqueja la llum del sol. Pot ser tan fosc com la nit al mig dia. La cendra també cobreix marques vials. Només un mil·límetre de cendra pot enfosquir el centre i les línies de base d'una carretera.
Un altre impacte té els cotxes. Processen quantitats enormes d’aire que contindrà pols i cendra volcànica. Inicialment, aquest és capturat pel filtre d’aire, però ràpidament es pot desbordar. A continuació, la pols abrasiva entra al motor per danyar peces mecanitzades amb cura i obstruir petites obertures.
La cendra volcànica s’acumula als parabrises dels cotxes, generant la necessitat d’utilitzar els eixugaparabrises. Si s'utilitzen eixugaparabrises, la cendra abrasiva entre el parabrisa i els eixugaparabrises pot ratllar la finestra, de vegades produint una superfície esmerilada que és impossible de veure.
La pols i la cendra volcàniques que cobreixen les carreteres poden causar una pèrdua de tracció. Si les carreteres es mullen, les cendres seques es converteixen en un fang molt relliscós. Les carreteres i els carrers s’han de penjar com si hagués caigut una neu que no es fongui.
Capes de cendres a les Filipines: A) Secció sobre el pont del riu Santo Tomas al nord de San Narciso, Zambales; 32 km oest o sud-oest de desembocadura. La capa A és de 8 mm de freixe a la mida de la sorra; la capa B és de 4 mm de cendra majoritàriament fina. Tingueu en compte la classificació normal dèbil de la capa C i els clasts gruixuts dispersos a la superfície del dipòsit.
B) Dipòsits de caiguda de telefèries a la carretera sense millorar al llarg del riu Marella a 10,5 km al sud-oest de la connexió. La capa A, d’uns 4 cm d’espessor, consta de cendra gruixuda i lapilli fi; la capa B està formada per diverses capes fines de cendra; la capa C té 33 cm de gruix i és la secció més gruixuda del dipòsit pòmic-caiguda encara trobada. Tingueu en compte la classificació normal, però lapillus de 2 cm a la part esquerra superior. La capa D consta de dos llits de 3 a 4 cm de gruix de cendres separades per un llit de cendres pomicoses reelaborades en aigua.
C) Dipòsits de Tephra a una carretera sense millorar a uns 9 km al sud-est de vent, al costat nord del riu Gumain. La capa B té 23 cm de gruix i consta de nombrosos llits cendres; la capa C té 31 cm de gruix i té dues zones a la part inferior amb recobriments de cendres fines menors.
D) Secció a la desembocadura del canó del riu Pasig, a uns 15 km a l'est de la presa. La capa B té 10 cm de gruix i la capa C fa uns 18 cm de gruix; noteu les zones riques en cendres que destaquen per una major cohesió. USGS Imatges de W.E. Scott i J.J. Major. Imatge més gran.
Impacte en el transport aeri:
Els motors a reacció moderns processen enormes quantitats d’aire. Arrosseguen aire a la part davantera del motor i s’esgoten per la part posterior. Si es llença cendra volcànica a un motor a reacció, es pot escalfar a temperatures superiors a la temperatura de fusió de la cendra. La cendra es pot fondre al motor i el producte enganxós suau es pot adherir a l'interior del motor. Això restringeix el flux d’aire a través del motor i afegeix pes al pla.
Les cendres volcàniques han provocat fallades del motor en uns quants avions. Afortunadament els pilots van poder aterrar amb seguretat amb els motors que quedaven. Avui en dia, els volcans estan controlats per detectar signes d’erupció, i els avions s’orienten per zones que podrien contenir cendres a l’aire.
La cendra volcànica suspesa a l’aire pot tenir un efecte abrasiu en els avions que hi travessen a centenars de quilòmetres per hora. A aquestes velocitats, les partícules de cendra que afecten el parabrisa poden arrebossar la superfície fins a un acabat esmerilat que enfosqueix la vista dels pilots. La sabata també pot treure pintura i pit metàl·lic al nas i a les vores líders de les ales i dels equips de navegació.
Als aeroports es plantegen els mateixos problemes amb les pistes que es veuen a les carreteres. Les marques a les pistes es poden cobrir amb cendra. Els avions poden perdre tracció en el desembarcament i enlairament. I cal retirar la cendra abans que les operacions tornin a la normalitat.
L’Organització d’Aviació Civil Internacional va reconèixer la necessitat d’informar els pilots i controladors de trànsit aeri dels perills volcànics. Per fer això van treballar amb agències governamentals per establir diversos centres d'assessorament de cendres volcàniques. Aquests centres controlen l’activitat volcànica i informen sobre els plomalls de cendra dins de la seva zona de seguiment.
Cendra volcànica: Vídeo USGS que explica l'impacte de les cendres volcàniques en el trànsit aeri.
Impacte en els sistemes de subministrament d'aigua:
Els sistemes de subministrament d'aigua es poden veure afectats per cendres. Quan una comunitat utilitzi un subministrament d'aigua oberta com un riu, embassament o llac, la cendra caiguda es convertirà en un material en suspensió en el subministrament d'aigua que ha de ser filtrat abans del seu ús. L’aigua de processament amb cendres abrasives en suspensió pot danyar les bombes i els equips de filtració.
Les cendres també poden provocar canvis temporals en la química de l’aigua. La cendra en contacte amb l'aigua pot reduir el pH i augmentar la concentració d'ions filtrats de la cendra. Aquests inclouen: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F, i molts altres.
Impacte sobre els sistemes d'aigües residuals:
Les cendres que cauen als carrers de la ciutat entraran immediatament al clavegueram. Si es processa aigua de clavegueram carregada de cendra, les cendres en suspensió poden sobrecarregar equips i filtres i causar danys a les bombes i a les vàlvules. També es converteix en un problema d’eliminació. El fang o els purins de cendra poden endurir-se en un material similar al formigó.
Planificació de cendres volcàniques
Les comunitats situades a prop o avall de volcans amb un potencial de produir erupcions de cendra han de considerar l’impacte potencial de les cendres volcàniques i planificar maneres d’afrontar-lo i minimitzar-ne l’impacte. És molt més fàcil educar-se sobre un problema i prendre mesures amb antelació que enfrontar-se a un enorme problema sense avisar.