DOI: https://doi.org/10.1007/s00024-024-03515-y
تاريخ النشر: 2024-06-01
المؤلف: François Schindelé وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الزلازل والتكتونيات
نظرة عامة
تتناول الورقة الاعتراف المتزايد بالتسونامي الناتج عن الانفجارات البركانية، لا سيما بعد أحداث كبيرة مثل تسونامي أنك كراكاتو في 2018 وانفجار هونغا تونغا في 2022. لقد أبرزت هذه الحوادث عدم كفاية أنظمة تحذير التسونامي الحالية، التي تركز بشكل أساسي على تسونامي الزلازل. يبرز المؤلفون تعقيد تسونامي البركان، الذي يمكن أن ينشأ من آليات متنوعة، مما يجعل نمذجته ومراقبته أكثر تحديًا من نظرائه الزلزاليين. تستعرض الورقة آليات توليد تسونامي البركان، وتقنيات النمذجة لتقييم المخاطر، وضرورة تحسين أنظمة المراقبة والتحذير، لا سيما في المناطق التي تحتوي على براكين نشطة أو قريبة من الشاطئ.
في الاستنتاجات، يؤكد المؤلفون على تنوع آليات مصدر تسونامي البركان، التي يمكن أن تختلف في الطاقة والمدة الزمنية، وقد تتفاعل خلال انفجار واحد. يناقشون قيود طرق النمذجة الحالية والحاجة إلى نهج مخصص اعتمادًا على الأهداف المحددة، مثل تقييم المخاطر أو التنبؤ في الوقت الحقيقي. تدعو الورقة إلى تعزيز البحث وتطوير تقنيات المراقبة للتنبؤ بشكل أفضل والاستجابة لتسونامي البركان. حاليًا، هناك عدد قليل فقط من أنظمة التحذير تعمل على مستوى العالم، حيث يعتمد معظمها على القياسات المحلية. يدعو المؤلفون إلى جهود تعاونية بين العلماء والوكالات والمجتمعات للاستعداد لمخاطر تسونامي البركان المحتملة، بهدف إنشاء أنظمة تحذير فعالة وتقييمات للمخاطر للسكان المعرضين للخطر.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على أهمية تسونامي البركان، مشيرة إلى أنها تمثل 6% من جميع تسونامي المسجلة على مدى الأربعة قرون الماضية، وفقًا لقاعدة بيانات NCEI (US NOAA، 2023). بينما تؤثر هذه التسونامي بشكل أساسي على المناطق القريبة من البركان، فإن الأحداث التاريخية الملحوظة، مثل انفجار كراكاتو في 1883 وانفجار هونغا في 2022، تظهر قدرتها على التأثير العالمي. تسونامي حديثة، بما في ذلك تلك الناتجة عن أنك كراكاتو في 2018 وهونغا في 2022، تؤكد على المخاطر المستمرة وعدم كفاية أنظمة تحذير التسونامي الحالية، لا سيما بالنسبة للتسونامي التي تنشأ من النشاط البركاني بدلاً من الأحداث الزلزالية.
استجابةً لهذه التحديات، تم إنشاء مجموعة عمل مؤقتة حول تسونامي الناتجة عن البراكين (TGV) من قبل مجموعة العمل المعنية بالتسونامي وغيرها من المخاطر المتعلقة بأنظمة التحذير والتخفيف من مستوى البحر (TOWS-WG) التابعة للجنة المحيطات الحكومية الدولية (IOC) لليونسكو. تهدف هذه الورقة إلى تلخيص النتائج من جهود المجموعة، وتقديم نظرة شاملة على الممارسات الحالية في نمذجة تسونامي البركان، والمراقبة، وأنظمة التحذير. تشمل هيكل الورقة أقسامًا حول آليات توليد تسونامي البركان، وطرق النمذجة العددية لتقييم المخاطر والتنبؤ، ودراسات حالة محددة مثل تقييم مخاطر تسونامي بركان سترومبولي، وفحص أنظمة تحذير التسونامي الحالية في مناطق مختلفة.
نقاش
تناقش هذه القسم آليات توليد تسونامي البركان، التي تمثل حوالي 6% من جميع التسونامي المسجلة على مدى الأربعة قرون الماضية. تم تحديد آليات متنوعة، بما في ذلك الانهيارات الأرضية فوق الماء وتحت الماء، والتدفقات البركانية، وانهيارات الكالديرا، والانفجارات تحت الماء، والضغط الجوي الناتج عن الانفجارات الانفجارية. يتميز كل آلية بظواهر فيزيائية ومعلمات مميزة تؤثر على توليد التسونامي، مثل حجم الانهيار الأرضي، وكثافة التدفق، وشدة الانفجار. من الجدير بالذكر أن تسونامي البركان غالبًا ما تنشأ من آليات متعددة خلال انفجار واحد، مما يعقد تحديد مصادرها.
يؤكد النقاش على أهمية فهم هذه الآليات لتقييم مخاطر التسونامي والتنبؤ في الوقت الحقيقي. تلعب النمذجة العددية دورًا حاسمًا في محاكاة تسونامي البركان، مع تطبيقات تتراوح بين تحليل البحث إلى التنبؤ التشغيلي. تتطلب تعقيدات العمليات البركانية نماذج متطورة، غالبًا ما تستند إلى معادلات نافير-ستوكس، لالتقاط ديناميات توليد التسونامي، وانتشاره، وغمره بدقة. تختتم هذه القسم بالتأكيد على الحاجة إلى التحقق من صحة هذه النماذج لضمان موثوقيتها في التنبؤ بتأثيرات تسونامي البركان، لا سيما بالنظر إلى الطبيعة المحلية لمعظم تسونامي البركان والتحديات التي تطرحها بدايتها السريعة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00024-024-03515-y
Publication Date: 2024-06-01
Author(s): François Schindelé et al.
Primary Topic: earthquake and tectonic studies
Overview
The paper discusses the increasing recognition of tsunamis generated by volcanic eruptions, particularly following significant events such as the 2018 Anak Krakatau tsunami and the 2022 Hunga Tonga eruption. These incidents have underscored the inadequacies of current tsunami warning systems, which primarily focus on seismic tsunamis. The authors highlight the complexity of volcanic tsunamis, which can arise from various mechanisms, making their modeling and monitoring more challenging than seismic counterparts. The paper reviews the mechanisms of volcanic tsunami generation, modeling techniques for hazard assessment, and the necessity for improved monitoring and warning systems, particularly in regions with active or near-shore volcanoes.
In the conclusions, the authors emphasize the diverse source mechanisms of volcanic tsunamis, which can vary in energy and timescale, and may interact during a single eruption. They discuss the limitations of existing modeling methods and the need for tailored approaches depending on the specific objectives, such as hazard assessment or real-time forecasting. The paper calls for enhanced research and development of monitoring techniques to better predict and respond to volcanic tsunamis. Currently, only a few warning systems are operational globally, with most relying on local measurements. The authors advocate for collaborative efforts among scientists, agencies, and communities to prepare for potential volcanic tsunami hazards, aiming to establish effective warning systems and risk assessments for vulnerable populations.
Introduction
The introduction of the paper highlights the significance of volcanic tsunamis, noting that they account for 6% of all tsunamis recorded over the past four centuries, as per the NCEI database (US NOAA, 2023). While these tsunamis primarily affect regions near the volcano, notable historical events, such as the Krakatau eruption in 1883 and the Hunga eruption in 2022, demonstrate their potential for global impact. Recent tsunamis, including those from Anak Krakatau in 2018 and Hunga in 2022, underscore the ongoing risk and the inadequacies of current tsunami warning systems, particularly for tsunamis originating from volcanic activity rather than seismic events.
In response to these challenges, an ad hoc working group on Tsunamis Generated by Volcanoes (TGV) was established by the Tsunamis and Other Hazards related to Sea Level Warning and Mitigation Systems Working Group (TOWS-WG) of the Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC) of UNESCO. This paper aims to synthesize the findings from the group’s efforts, providing a comprehensive overview of current practices in volcanic tsunami modeling, monitoring, and warning systems. The structure of the paper includes sections on the mechanisms of volcanic tsunami generation, numerical modeling methods for hazard assessment and forecasting, specific case studies such as the Stromboli Volcanic Tsunami hazard assessment, and an examination of existing tsunami warning systems in various regions.
Discussion
The section discusses the generation mechanisms of volcanic tsunamis, which account for approximately 6% of all recorded tsunamis over the past four centuries. Various mechanisms are identified, including subaerial and submarine landslides, pyroclastic flows, caldera collapses, underwater explosions, and atmospheric forcing from explosive eruptions. Each mechanism is characterized by distinct physical phenomena and parameters influencing tsunami generation, such as landslide volume, flow density, and eruption intensity. Notably, volcanic tsunamis often arise from multiple mechanisms during a single eruption, complicating the identification of their sources.
The discussion emphasizes the importance of understanding these mechanisms for tsunami hazard assessment and real-time forecasting. Numerical modeling plays a critical role in simulating volcanic tsunamis, with applications ranging from research analysis to operational forecasting. The complexity of volcanic processes necessitates sophisticated models, often based on the Navier-Stokes equations, to accurately capture the dynamics of tsunami generation, propagation, and inundation. The section concludes by highlighting the need for validation of these models to ensure their reliability in predicting volcanic tsunami impacts, particularly given the local nature of most volcanic tsunamis and the challenges posed by their rapid onset.