مخاطر بركانية

الخطر البركاني هو احتمال حدوث ثوران بركاني أو حدث جيوفيزيائي ذي صلة في منطقة جغرافية محددة وخلال فترة زمنية معينة. ويعتمد مستوى الخطر المرتبط بالخطر البركاني على مدى قرب وتأثر أي منشأة أو مجموعة سكانية بالقرب من موقع الحدث البركاني المحتمل.

تُشكّل أنواع الحمم البركانية المتدفقة المختلفة مخاطر متباينة . فحم باهويوي ناعم ومتكتل، بينما حمم آ صلبة ومتكتلة. عادةً ما تتبع تدفقات الحمم البركانية تضاريس الأرض، فتغوص في المنخفضات والوديان وتتدفق أسفل البركان. تُغطي هذه التدفقات الطرق والأراضي الزراعية وغيرها من الممتلكات الشخصية. ^{[ 1 ]} وقد تُدمر المنازل والسيارات والأرواح التي تعترض طريقها. ^{[ 2 ]} على الرغم من خطورة تدفقات الحمم، إلا أنها بطيئة الحركة، مما يُتيح للناس الوقت الكافي للاستجابة والإخلاء من المناطق المجاورة. يُمكن للناس التخفيف من هذا الخطر بتجنب الانتقال إلى الوديان أو المناطق المنخفضة المحيطة بالبركان. ^{[ 3 ]}

التيفرا مصطلح عام يُطلق على مختلف أنواع الحطام البركاني المتطاير أثناء ثورانه، بغض النظر عن حجمه. ^{[ 4 ]} تُصنف المواد البركانية الفتاتية  عمومًا حسب حجمها: الغبار أقل من 1/8 مم، والرماد يتراوح حجمه بين 1/8 و2  مم، والجمر البركاني يتراوح حجمه بين 2 و64  مم، أما القنابل والكتل البركانية فيزيد حجمها عن 64  مم. ^{[ 5 ]} تختلف المخاطر المرتبطة بأنواع المواد البركانية الفتاتية المختلفة. فقد يُغطي الغبار والرماد السيارات والمنازل، مما يُعطل حركة السيارة بسبب تراكم الغبار في المحرك. كما قد يُغطيان المنازل ويُزيدان من وزن الأسقف، مما قد يُؤدي إلى انهيارها. بالإضافة إلى ذلك، قد يُسبب استنشاق الرماد والغبار مشاكل تنفسية طويلة الأمد. ^{[ 6 ]} أما الجمر البركاني فهو قطع مشتعلة من المواد البركانية المقذوفة، والتي قد تُشعل النيران في المنازل والمناطق الحرجية. وتُشكل القنابل والكتل البركانية خطرًا على مختلف الأشياء والأشخاص ضمن نطاق البركان. يمكن أن تُقذف المقذوفات لآلاف الأقدام في الهواء، ويمكن العثور عليها على بعد عدة أميال من نقطة الثوران الأولية. ^{[ 7 ]}

التدفق البركاني الفتاتي عبارة عن كتلة سريعة الحركة (تصل سرعتها إلى 700  كم/ساعة) وساخنة للغاية (~1000  درجة مئوية) من الهواء والرماد البركاني تندفع أسفل جوانب البركان أثناء ثوران بركاني انفجاري .

عندما تختلط المواد البركانية الفتاتية بمياه الجداول والأنهار القريبة ، فإنها تُحوّل مجرى الماء إلى سيول طينية سريعة الحركة . تُعرف هذه السيول باسم "اللاهار" ؛ ^{[ 11 ]} وعندما يحتوي اللاهار على مواد كبيرة مثل كتل الصخور والأشجار، يُسمى تدفقًا للحطام البركاني . ^{[ 12 ]} يمكن أن يتشكل اللاهار مباشرةً من تدفق المواد البركانية الفتاتية إلى النهر، أو قد يتشكل بعد الثوران الرئيسي. يُشار إلى النوع الأخير باسم اللاهار الثانوي، ويتشكل عندما تُبلل الأمطار الرماد والحطام الموجودين على سطح الأرض، فيلتصقان ببعضهما ويتدحرجان على طول التضاريس. يُقدّر أن 30% فقط من الماء كافية لبدء تحول الرماد إلى لاهار. ^{[ 13 ]} كلما كان اللاهار أكثر كثافة و/أو أسرع حركة، زادت احتمالية تدميره لكل ما يعترض طريقه، مما يجعله أكثر خطورة من اللاهار الأبطأ و/أو الأقل كثافة. يمكن أن تُلحق اللاهار والتدفقات الطينية أضرارًا بالمباني والحياة البرية والسيارات، وقد يصعب النجاة منها بمجرد الوقوع فيها. يمكن أن تغطي السيول الطينية الأجسام، وتجرفها، بل وتسقطها بفعل قوتها. وتُشكل هذه السيول، بالإضافة إلى تدفقات الحطام والطين التي تصب في الأنهار والجداول، خطراً على المجاري المائية، مما قد يُؤدي إلى ازدحامها وتدفق المياه نحو الخارج مُسبباً الفيضانات. كما يُمكن أن تُلوث المواد البركانية المياه، فتجعلها غير صالحة للشرب.

تتراكم الحطام المقذوفة من البركان على جوانب المنحدر مع كل ثوران، مما يزيد من انحدارها. وفي النهاية، يصبح المنحدر شديد الانحدار لدرجة الانهيار، فيحدث انهيار جليدي. ^{[ 14 ]} تحمل هذه الانهيارات الجليدية المواد والحطام لمسافات طويلة جدًا على فترات متقاربة. وهذا يجعل نظام الإنذار شبه مستحيل، لأن انهيار المنحدر قد يحدث في أي لحظة. سيدمر الانهيار الجليدي كل ما يعترض طريقه، بما في ذلك الممتلكات الشخصية والمنازل والمباني والمركبات، وربما حتى الحياة البرية. وإذا لم يؤدِ اصطدام المواد في الانهيار الجليدي إلى تدمير الشخص أو الشيء عند أول اصطدام، فقد ينتج عن وزن المواد المتراكمة على الأشياء أضرارٌ بالغة. ^{[ 15 ]}

تُطلق الانفجارات البركانية الكبيرة والمتفجرة بخار الماء (H₂O ₎ وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ وثاني أكسيد الكبريت (SO₂ ₎ وكلوريد الهيدروجين (HCl) وفلوريد الهيدروجين (HF) والرماد (الصخور المسحوقة والخفاف ) إلى طبقة الستراتوسفير على ارتفاعات تتراوح بين 16 و32 كيلومترًا (9.9-19.9 ميلًا) فوق سطح الأرض. وتأتي أهم آثار هذه الانبعاثات من تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى حمض الكبريتيك ( H₂SO₄ ₎ ، الذي يتكثف بسرعة في طبقة الستراتوسفير مكونًا رذاذًا دقيقًا من الكبريتات . وتُعد انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت _وحدها من انفجارين بركانيين مختلفين كافية لمقارنة تأثيرهما المناخي المحتمل. ^{[ 16 ]} يزيد هذا الرذاذ من بياض الأرض _- أي انعكاسها للإشعاع الشمسي إلى الفضاء - وبالتالي يُبرد الغلاف الجوي السفلي للأرض أو طبقة التروبوسفير. مع ذلك، فإنها تمتص أيضًا الحرارة المنبعثة من الأرض، مما يؤدي إلى تدفئة طبقة الستراتوسفير . وقد تسببت عدة ثورات بركانية خلال القرن الماضي في انخفاض متوسط ​​درجة الحرارة على سطح الأرض بما يصل إلى نصف درجة (مقياس فهرنهايت) لفترات تتراوح من سنة إلى ثلاث سنوات؛ ومن المحتمل أن يكون ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن ثوران بركان هواينابوتينا قد تسبب في المجاعة الروسية التي حدثت بين عامي 1601 و1603 . ^{[ 17 ]} 

المطر الحمضي

تُحفز الهباءات الكبريتية تفاعلات كيميائية معقدة على أسطحها، مما يُغير أنواع الكلور والنيتروجين الكيميائية في طبقة الستراتوسفير. هذا التأثير، بالإضافة إلى ارتفاع مستويات الكلور في الستراتوسفير نتيجة تلوث مركبات الكلوروفلوروكربون ، يُولد أول أكسيد الكلور (ClO)، الذي يُدمر الأوزون (O3 ₎ . مع نمو الهباءات وتكتلها، تستقر في طبقة التروبوسفير العليا حيث تُشكل نوى لتكوين السحب الرقيقة ، وتُغير توازن الإشعاع الأرضي . يذوب معظم كلوريد الهيدروجين (HCl) وفلوريد الهيدروجين (HF) في قطرات الماء في سحابة الانفجار ، ويسقط بسرعة على الأرض على شكل أمطار حمضية . كما يسقط الرماد المُطلق بسرعة من طبقة الستراتوسفير، ويُزال معظمه في غضون أيام إلى أسابيع. وأخيرًا، تُطلق الانفجارات البركانية غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد غازات الدفيئة، مما يُوفر مصدرًا غنيًا للكربون للدورات البيوجيوكيميائية. ^{[ 18 ]}

تُعدّ انبعاثات الغازات من البراكين عاملاً طبيعياً في تكوين الأمطار الحمضية. إذ تُطلق البراكين ما بين 130 و230 تيراغراماً (145 إلى 255 مليون طن قصير ) من ثاني أكسيد الكربون سنوياً. ^{[ 19 ]} وقد تُطلق البراكين رذاذاً جوياً في الغلاف الجوي للأرض . وقد تُسبب هذه الانبعاثات الكبيرة تأثيرات بصرية، مثل غروب الشمس بألوان زاهية غير معتادة، وتؤثر على المناخ العالمي بشكل رئيسي من خلال تبريده. كما تُساهم البراكين في إثراء التربة بالعناصر الغذائية من خلال عملية تجوية الصخور البركانية. وتُساعد هذه التربة الخصبة على نمو النباتات والمحاصيل المختلفة. ويمكن للبراكين أيضاً أن تُشكّل جزراً جديدة، حيث تبرد الصهارة وتتصلب عند ملامستها للماء.

قد تحدث الزلازل نتيجة للنشاط البركاني. ويمكن أن تُحدث هذه الزلازل تشوهات طوبوغرافية و/أو تدميرًا للمباني والمنازل والسيارات، وما إلى ذلك. يوجد نوعان رئيسيان من هذه الزلازل: الزلازل البركانية التكتونية والزلازل طويلة المدى. تُعرف الزلازل الناتجة عن تغيرات الإجهاد في الصخور الصلبة بسبب حقن أو سحب الصهارة (الصخور المنصهرة) بالزلازل البركانية التكتونية. ^{[ 20 ]} وتُعدّ هذه الزلازل خطيرة نظرًا لاحتمالية حدوث تشققات أرضية أو انهيارات أرضية، مما يؤدي إلى تدمير كل ما يعترض طريقها. ^{[ 20 ]} أما الزلازل طويلة المدى، التي تحدث عندما تُدفع الصهارة فجأة إلى الصخور المحيطة، فتُعتبر عمومًا مؤشرًا على حدوث ثوران بركاني فعلي. ^{[ 20 ]}

بحسب جون إيورت وإد ميلر في منشور صدر عام ١٩٩٥، فإن "الغالبية العظمى من البراكين النشطة المحتملة في العالم غير خاضعة للمراقبة". ومن بين البراكين النشطة تاريخيًا في العالم، يخضع أقل من ربعها للمراقبة. ولا يخضع سوى ٢٤ بركانًا في العالم بأسره لمراقبة دقيقة لنشاطها. ويشيران أيضًا إلى أن "٧٥٪ من أكبر الانفجارات البركانية منذ عام ١٨٠٠ حدثت في براكين لم تشهد أي ثورات تاريخية سابقة". ^{[ ٢٩ ]}

من خلال رصد النشاط الزلزالي والجيولوجي، تستطيع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) تحذير الناس مسبقًا من الخطر الوشيك. يقيس علماء البراكين حجم الثوران البركاني بطريقتين: مقدار الثوران (بحجم أو كتلة الصهارة المتدفقة) وشدة الثوران (بمعدل تدفق الصهارة). ^{[ 30 ]} وترصد أنواع مختلفة من الأقمار الصناعية والصور، مثل صور InSAR، النشاط الذي لا يُرى بالعين المجردة. ^{[ 31 ]}

أصبحت الطائرات المسيّرة، بالاشتراك مع أجهزة استشعار الغاز خفيفة الوزن ، شائعة الاستخدام في رصد البراكين، إذ يُمكّن استخدامها الباحثين من زيادة المسافة إلى فوهة البركان، وبالتالي تقليل المخاطر المرتبطة بأخذ عينات الغاز مباشرةً من الفوهة. كما يُتيح تصغير هذه الأنظمة إمكانية زيادة وتيرة القياس عن طريق تقليل الوزن والتكلفة، وبالتالي تحسين عملية الرصد. ومن الغازات الشائعة القياس ثاني أكسيد الكربون (CO2 _{) وثاني} أكسيد الكبريت (SO2 ) _، والتي تسمح بالكشف عن التغيرات المُحتملة في النشاط البركاني، كما هو مُبيّن في بركان إتنا بإيطاليا على سبيل المثال. ^{[ 32 ]}

إلا أن الوضع قد تغير نوعًا ما مع العقد الدولي للحد من الكوارث الطبيعية ^{[ 33 ]} واستراتيجية يوكوهاما منذ عام 1994. ^{[ 34 ]} يُعد تقرير التقييم العالمي للمخاطر (GAR) مراجعة وتحليلًا كل سنتين للمخاطر الطبيعية، وينشره مكتب الأمم المتحدة للحد من مخاطر الكوارث (UNISDR). ويُنفذ هذا التقرير إطار عمل الأمم المتحدة لهيوغو. ^{[ 35 ]}

يقدم زاده وآخرون (2014) نظرة عامة على مخاطر الكوارث الطبيعية الشديدة وتداعياتها المجتمعية، وتقييمًا للمخاطر العالمية للبراكين، ويتضمن ذلك دعوةً لإنشاء منظمة عالمية لعلم البراكين تُضاهي المنظمة العالمية للأرصاد الجوية. ^{[ 36 ]} وقد بدأ الاتحاد الأوروبي مؤخرًا برامج بحثية رئيسية تتناول تقييم المخاطر، انظر:

• نوفاك - شبكة لرصد التغيرات البركانية والجوية، ^{[ 37 ] [ 38 ]}
• مشروع MULTIMO: الرصد متعدد التخصصات، والنمذجة، والتنبؤ بالمخاطر البركانية، ومخاطر الانفجارات البركانية، ودعم اتخاذ القرارات لسكان الاتحاد الأوروبي المهددين بالبراكين.
• عمليات الانفجار والجدول الزمني لتطور الصهارة في الأنظمة البركانية
• نظام E-RUPTIONS: نظام مراقبة زلزالية قائم على الاتصالات عبر الأقمار الصناعية والإنترنت للتنبؤ بالثورات البركانية وإدارة المخاطر
• EXPLORIS مخاطر الانفجار البركاني ودعم اتخاذ القرار لسكان الاتحاد الأوروبي المهددين بالبراكين ^{[ 39 ]}

لدى هيئة المسح الجيولوجي البريطانية العديد من البرامج الجارية في مجال علم البراكين. ^{[ 40 ]}

• براكين العقد

• كتر، سوزان ، (1993) العيش مع المخاطر: جغرافية المخاطر التكنولوجية، دار نشر إدوارد أرنولد، رقم ISBN 0-340-52987-3
• ديكر، روبرت وباربرا ديكر (2006) البراكين، (الطبعة الرابعة) دار نشر دبليو إتش فريمان وشركاه، رقم ISBN 0-7167-8929-9
• إرنست، جي جي، إم. كيرفين، وآر إم تيو، التطورات في الاستشعار عن بعد للنشاط البركاني والمخاطر، مع إيلاء اهتمام خاص للتطبيقات في البلدان النامية، المجلة الدولية للاستشعار عن بعد؛ نوفمبر 2008، المجلد 29، العدد 22
• فوزياتي، س. وك. واتانابي، أنطولوجيا النظام البركاني وتقييم المخاطر البركانية، المجلة الدولية للمعلومات الجغرافية؛ ديسمبر 2010، المجلد 6، العدد 4، مقالة
• كوسكي، تيموثي (2008) البراكين: الثورات البركانية والمخاطر البركانية الأخرى، دار إنفوبيس للنشر، رقم ISBN 0-8160-6463-6
• لوكوود، جون ب. (2010) البراكين  : منظور عالمي، دار نشر وايلي-بلاك ويل، رقم ISBN 978-1-4051-6250-0
• مارتن، توماس ر.، وألفريد ب. وينر، وجون بتلر، تقييم الآثار الصحية الجسدية الناجمة عن المخاطر البركانية: استخدام الأنظمة التجريبية لتقدير السمية الرئوية للرماد البركاني، المجلة الأمريكية للصحة العامة؛ ملحق مارس 1986، المجلد 76، العدد 3
• أولسن، كريس ب. وجوناثان س. فروختر، تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمخاطر البركانية، المجلة الأمريكية للصحة العامة؛ ملحق مارس 1986، المجلد 76، العدد 3
• روزي، ماورو، باولو بابالي، لوكا لوبي وماركو ستوباتو، (2003) البراكين، Firefly Books Ltd Publishing ISBN 1-55297-683-1
• هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، العيش مع البراكين: برنامج مخاطر البراكين التابع لهيئة المسح الجيولوجي. (1991). منشور رقم 1073 لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
• تشونغ لو، جيكسيان تشانغ، يونغهونغ تشانغ، ودانيال دزوريسين، رصد وتوصيف المخاطر الطبيعية باستخدام صور الأقمار الصناعية بتقنية InSAR، مجلة حوليات نظم المعلومات الجغرافية؛ مارس 2010، المجلد 16، العدد 1

• https://volcanoes.usgs.gov/
• http://www.uwec.edu/jolhm/EH2/Erickson/index.html مؤرشف بتاريخ ٢٨ مارس ٢٠١٤ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)
• http://www.geo.mtu.edu/volcanoes/hazards/primer/
• http://www.oregongeology.org/sub/earthquakes/volcanoes.htm
• https://vulcan.wr.usgs.gov/Hazards/framework.html مؤرشف بتاريخ ٢٧ مايو ٢٠١٠ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)