Вулканічні небезпеки

Вплив на авіацію вулканічних небезпек

ЗАЯВА ПРО

Джеймс Е. ШВИДКИЙ, КООРДИНАТОР ПРОГРАМИ

ПРОГРАМА НЕБЕЗПЕКИ ВУЛКАНУ

ГЕОЛОГІЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ США

Американський відділ інтер'єру

ПЕРЕД

КОМІТЕТ З КОМЕРЦІЇ, НАУКИ І ТРАНСПОРТУВАННЯ

ПІДКОММІТЕТ З ПРОФІЛАКТИКИ ТА ПРОГНОЗУ НА СТИХОДИ

СЕНАТ США

Пане голова та члени Підкомітету, дякуємо за цю можливість обговорити природну небезпеку, яку вулкани становлять для авіації, роль Геологічної служби США у дослідженнях, моніторингу та попередженнях про виверження вулканів, а також нашу національну стратегію щодо активного, повноцінного -інтегровані зусилля щодо зменшення небезпеки вулканів.

Огляд програми вулканічних небезпек

Понад 125 років USGS забезпечує Міністерство внутрішніх справ, націю та світ відповідною наукою для керівництва політикою та захисту суспільства. Ця спадщина наукової досконалості підкріплюється повноваженнями, наданими USGS згідно із Законом про допомогу внаслідок стихійних лих (PL 93-288, широко відомий як Закон Стаффорда), як провідне федеральне відомство, відповідальне за надання повідомлень про землетруси, виверження вулканів та зсуви. підвищити громадську безпеку та зменшити втрати завдяки ефективним прогнозам та попередженням на основі найкращої можливої наукової інформації.

Вулканічні загрози авіаційній безпеці

Небезпека вулканічного попелу для авіації поширює вулканічну загрозу далеко за межі місцевості або регіону, де знаходиться вулкан. Наприклад, виверження в 1992 році на горі Спюр на Алясці породило хмару попелу, яку відстежували на супутникових знімках протягом трьох днів і понад 3000 миль за вітром вулкана над Канадою та регіоном Великих озер.

Багато основних повітряних маршрутів перетинають найбільш вулканічно активні регіони світу, а численні випадки літаків, що летять у хмари вулканічного попелу, продемонстрували небезпечні для життя та дорогі збитки, які можуть бути заподіяні. З 1973 по 2003 рік було задокументовано 105 зіткнень літаків з повітряним вулканічним попелом. Це мінімальна кількість зустрічей, оскільки випадки не повідомляються постійно.

Потенціал катастрофічного результату зіткнення попелу/літака проілюстровано трьома драматичними зіткненнями. Вперше сталося в 1982 році, коли Boeing 747 - вночі над водою з 240 пасажирами - влетів у хмару попелу приблизно в 100 милях по вітру від вулкана Галунггунг в Індонезії. Літак втратив потужність усіх 4 двигунів і спустився на 25000 футів з висоти 37000 футів над рівнем моря. Після 16 хвилин безсилого спуску екіпаж зміг перезапустити три двигуни і здійснити безпечну посадку в Джакарті. Кілька тижнів потому другий Boeing 747 із 230 пасажирами зіткнувся з хмарою попелу від чергового виверження того самого вулкана. Літак втратив потужність 3 двигунів і спустився майже на 8000 футів, перш ніж перезапустити один двигун і здійснити нічну аварійну посадку на двох двигунах. В обох випадках літак зазнав значних пошкоджень. На щастя, вдалося запобігти більшій людській трагедії.

Третій інцидент стався в 1989 році і був пов'язаний з вибухом на вулкані Редут на Алясці. Boeing 747 з 231 пасажиром на борту наближався до міжнародного аеропорту Анкоридж і влетів у, здавалося, тонкий шар погодних хмар. Це була насправді хмара попелу, вивержена вулканом Редут, приблизно за 150 миль. Літак втратив потужність усіх чотирьох двигунів і на чотири хвилини спускався по гірській місцевості. До удару залишилася лише одна-дві хвилини, двигуни були перезапущені, і літак благополучно приземлився в Анкориджі. Шкода оцінюється у понад 80 мільйонів доларів (у 1989 доларах).

Десятиліття цих страшних подій викликало дії авіакомпаній, диспетчерів, управління повітряним рухом, авіаційних метеорологів та вулканологів. Всім стало ясно, що пошкоджуючі, навіть небезпечні для життя, зіткнення літаків з вулканічним попелом не є випадками, а радше постійною небезпекою, що вимагає скоординованої, багатосторонньої, оперативної реакції з метою уникнення попелу. Реагуючи на цю нещодавно визнану небезпеку, Міжнародна організація цивільної авіації (ІКАО) - за активної участі вчених USGS - запровадила в глобальному масштабі процедури швидкого розповсюдження інформації, пов'язаної з виверженнями золу та переміщенням хмар попелу до авіації сектор. Однією з цих процедур є використання кольорової системи оповіщення для попередження вулканічного попелу для авіаперевізників. Ця система оповіщення, спочатку розроблена вченими USGS в Обсерваторії на вулкані Аляски (AVO), зараз рекомендована для використання у всьому світі ІКАО.

Сфери, націлені на посилений моніторинг

Оскільки USGS дедалі більше визнає, що моніторинг вулканів необхідний для захисту від авіаційної небезпеки, а також від більш відомих небезпек на землі, ми відповідно скоригували нашу програму моніторингу. Наприклад, хоча на вулканічно активних Алеутських островах Аляски наземне населення є рідкісним, ризик для авіації високий. Більше 200 рейсів щодня перевозять приблизно 25 000 людей по повітряних маршрутах північної частини Тихого океану. Починаючи з 1996 року, за фінансової підтримки FAA, AVO взяла на себе зобов'язання розширити свій моніторинг за межі кількох вулканів, які загрожують громадам навколо Кук-Інлет в південній центральній частині штату. Протягом останнього десятиліття AVO систематично розширював свій сейсмічний моніторинг до алеутського ланцюга - з 4 інструментальних вулканів у 1996 році до 28 наприкінці польових робіт минулого літа. Це збільшення можливостей моніторингу в режимі реального часу є дивовижним досягненням як планування, так і виконання з боку AVO, партнерства між USGS, Університетом Аляски Фербенкс та штатом Аляска.

AVO також розробив можливість частого систематичного супутникового моніторингу активних вулканів у північній частині Тихого океану, розпізнавання попередньо вивержувальних теплових сигналів на вулканах та виявлення вивержувальних шлейфів. Ця новаторська робота з регіонального супутникового моніторингу доповнює традиційний сейсмічний моніторинг і служить зразком для інших обсерваторій вулканів у всьому світі. AVO також сприяє зусиллям Національної служби погоди (NWS) щодо розробки Інструменту співпраці вулканічного попелу, системи, яка використовує мережеві робочі станції для співпраці агентств у реальному часі, надаючи спільні погляди на джерела даних та можливість швидкого розмежування та обговорення областей небезпека попелу.

Ще однією областю, де USGS нещодавно розпочав моніторинг вулканів через вулканічну небезпеку для авіації, є Співдружність Північних Маріанських островів. Як і алеути, на більшості цих островів наземне населення є рідкісним, але авіаційний ризик є значним, включаючи загрозу стелсу B-2 та іншим військовим літакам, розміщеним на базі ВПС Андерсена на Гуамі. Первинне виверження в травні 2003 року Анатахана - довго сплячого вулкана, який не мав наземного моніторингу в реальному часі - було несподіванкою. З тих пір USGS встановила елементарну сейсмічну систему з передачею даних у режимі реального часу і тісно співпрацює з місцевими службовцями управління надзвичайними ситуаціями, ВПС США, NOAA та FAA для надання повідомлень про виверження.

Діяльність в Анатахані вимагала стійкої пильності. У 2005 році вулкан багато разів вивергався до 40000 футів і викидав кілька мільйонів кубічних ярдів попелу під час майже безперервного вивержувального епізоду, який тривав вісім місяців. Після найбільшого виверження попелу USGS надала місцевим органам влади прогнози відкладення попелу на Сайпані. USGS також підтримує місію AFWA щодо надання вулканічного попелу консультацій та ситуаційної обізнаності авіації DOD. Наприклад, вулканологи USGS надали короткострокові прогнози потенційних висот попелу-шлейфу AFWA для використання в плануванні та виконанні критичної навчальної роботи в регіоні Маріана, проведеною ударною групою USS Nimitz Carrier Stripe.

Міжвідомча та міжнародна координація

Уникнення попелу - справа не проста - для цього потрібні скоординовані зусилля вулканологів, метеорологів, центрів управління повітряним рухом, диспетчерів та пілотів. Він включає елементи: наземного моніторингу вулканів, супутникового виявлення хмар попелу, моделювання руху хмар в атмосфері та конкретних протоколів зв'язку між різними сторонами, що реагують на небезпеку.

У США USGS, NOAA, Федеральна авіаційна адміністрація (FAA) та Повітряне агентство ВВС (AFWA) на базі ВПС Офутт у штаті Небраска співпрацюють відповідно до керівних принципів Міжнародної організації цивільної авіації (ICAO), обмінюючись даними та вдосконалюючи протоколи зв'язку. завдяки чому необхідна інформація швидко дійде до комерційних та військових пілотів, диспетчерів та диспетчерів повітряного руху. USGS несе відповідальність за надання повідомлень про значну вулканічну активність до виверження, виверження вулканів та вулканічний попіл в атмосфері. Можливість USGS надавати такі повідомлення базується на даних та спостереженнях, зібраних з моніторингових мереж, що експлуатуються п’ятьма обсерваторіями вулканів США, що підтримуються Програмою небезпеки вулканів USGS.

Діяльність моніторингу вулканів USGS не є окремою. Що стосується як авіаційної, так і наземної небезпеки, жодна техніка або система геофізичного моніторингу не може впевнено забезпечувати своєчасне попередження про виверження; ні сейсмічні мережі, ні масиви GPS, ні методи дистанційного зондування самі по собі не є достатніми для надійного прогнозування або сповіщення. Визнаючи це, ми налагодили дуже тісні робочі стосунки з групами, які відстежують хмари попелу за допомогою цивільних метеорологічних супутників, зокрема, Консультативні центри вулканічного попелу (VAAC) AFWA та NOAA, розташовані у Вашингтоні, округ Колумбія та Анкоридж. Під час попередніх безладів та вивержень ми обмінюємося даними спостережень та підтримуємо часті телефонні контакти, щоб забезпечити послідовне тлумачення вулканічної діяльності та потенційних небезпек. Жодна організація не має монополії на важливу інформацію про моніторинг. Ефективне спілкування між різними групами має вирішальне значення для успішного пом'якшення небезпеки.

На додаток до моніторингових зусиль USGS, ми також працюємо над удосконаленням комунікаційних процедур, які мають вирішальне значення для виверження та отримання інформації про хмару попелу до кабіни. У списках викликів в американських обсерваторіях вулканів, FAA, VAAC та авіаційні метеорологічні бюро Національної метеорологічної служби (NWS) є одними з перших агентств, про які повідомляється. З середини 90-х вчені USGS працювали з російськими вченими з метою розповсюдження інформації про виверження з півострова Камчатка, які можуть вплинути на підконтрольний США повітряний простір. Нещодавно вчені USGS зіграли ключову роль у створенні першої в історії групи моніторингу та звітності для ланцюга вулканів на острові Куріл. USGS організувала розробку міжвідомчих операційних планів боротьби з епізодами попелу в північній частині Тихого океану та регіонах Маріана. Ці плани забезпечують оперативні вказівки шляхом документування необхідних процедур державних органів, відповідальних за забезпечення безпеки польотних операцій. USGS співпрацює з FAA, NOAA та AFWA, щоб завершити національний оперативний план з небезпеки вулканічного попелу для авіації.

Іншою важливою роллю USGS є освіта щодо небезпеки - підвищення обізнаності вулканологів, метеорологів, пілотів, диспетчерів та диспетчерів повітряного руху про характер небезпеки та способи реагування на неї. USGS допомагав у розробці навчальних відео для пілотів та диспетчерів повітряного руху, проводив технічні інструктажі для авіакомпаній та галузевих груп, організовував технічні симпозіуми та публікував статті в авіаційних журналах.

Пріоритети досліджень

Дослідження також є найважливішою складовою пом’якшення наслідків. Для вдосконалення наших спрогнозованих здібностей нам потрібно отримати набагато краще фундаментальне розуміння процесів виверження. Дослідження та досвід за 25 років з моменту виверження гори Сент-Хеленс у 1980 р. Привели вулканологію до такої міри, що при наявності відповідних систем моніторингу терміни виверження вулканів можна з певною впевненістю прогнозувати за кілька годин до днів. Наступною важливою науковою метою вулканології є точне прогнозування розміру та тривалості вивержень, що безпосередньо пов'язане з небезпеками, з якими стикаються літаки та люди на землі. Наприклад, можливість прогнозувати, що виверження буде невеликим, і навряд чи вивергнеться попіл на висоту вище 15000 футів, порівняно з тим, що попіл відправляє на 50000 футів, матиме великий вплив на реакцію авіаційного співтовариства. Іншим аспектом є здатність визначати, коли виверження закінчується, а не просто тимчасово призупинятись. Це досить складна проблема. Така інформація, наприклад, цінна для аеропортів, оскільки вона повідомляє їм, коли вони можуть почати прибирання від попелу та пришвидшити повернення до нормальної роботи.

Повітряні маршрути над активними вулканічними регіонами і надалі будуть активно використовуватися, а вулканічний попіл зберігатиме серйозну авіаційну небезпеку. Багато зроблено для пом'якшення вулканічної загрози авіації. Зараз спостерігається за більшою кількістю вулканів, ніж 10 років тому, і існує інформація про виверження, спрямована на авіаційний сектор. Супутникове виявлення хмар попелу та прогнозні моделі розпорошення хмар попелу значно покращились. В результаті підвищення обізнаності та покращеної інформації на підтримку уникнення попелу, з 1991 р. Не відбулося жодних аварій літаків з декількома двигунами. Незважаючи на ці успіхи, залишається багато роботи. Багато небезпечних вулканів США не відстежуються на рівні, який забезпечує належне відстеження вулканічних хвилювань, що передують виверженню. Все ще можливі значні періоди часу, коли хмари попелу дрейфують непоміченими у або поруч з маршрутами повітряного руху, як це було з несподіваним виверженням вулкану Анатахан у 2003 році на Маріанських островах. Години, що минули від початку виверження до видачі першого попередження авіації попелу в атмосфері.

Результати оцінки вулканічної загрози та можливостей моніторингу

З метою кращого зосередження ресурсів на вдосконаленому моніторингу вулканів, які представляють найбільшу загрозу, USGS нещодавно опублікувала результати першої загальної оцінки потреб нації у моніторингу вулканів на основі систематичної оцінки соціальних загроз, які представляють усі 169 геологічно діючих вулканічних центрів США. Публікація має назву «Оцінка вулканічної загрози та можливості моніторингу в Сполучених Штатах: рамки для національної системи раннього попередження про вулкани» (NVEWS). У звіті оцінюються різні фактори небезпеки та експозиції для кожного вулкана та ідентифікуються вулкани, де можливості моніторингу є недостатніми - а в деяких випадках взагалі відсутні - з урахуванням загрози. Результати оцінки NVEWS використовуються для керівництва довгостроковими вдосконаленнями національної інфраструктури моніторингу вулканів, що експлуатується USGS та афілійованими партнерами.

Авіаційні небезпеки мали значну вагу в оцінці NVEWS. USGS розробив методологію оцінки авіаційної загрози на регіональному та місцевому рівнях для кожного вулкана та визначив, що близько половини вулканів США представляють значну загрозу для авіації. З цієї групи 19 вулканів на Алясці та Північних Маріанських островах, які становлять значну загрозу для авіації, не мають наземного моніторингу в реальному часі. Ці 19 вулканів визначені як пріоритетні цілі NVEWS, де необхідний кращий моніторинг.

Несподівані виверження трапляються на вулканах, яким бракує наземних сенсорних мереж в реальному часі. Залежно від віддаленості вулкана, навіть повідомлення про виверження можуть затримуватися без належного моніторингу. Останній досвід показує, що, хоча виверження можна підтвердити за лічені хвилини на вулканах за допомогою наземного моніторингу, може знадобитися кілька годин для підтвердження виверження вулканів без приладів за допомогою дистанційного зондування або пілотних звітів. Через швидкість, з якою літак може подорожувати до потенційного зіткнення вулканічного попелу (близько 8 миль на хвилину), необхідно повідомляти про виверження в режимі 24/7 в режимі реального часу. Наша мета полягає в тому, щоб обсерваторія повідомила відповідний регіональний центр повітряного руху про виверження попелу протягом п’яти хвилин з початку події. Для цього рівня сповіщення потрібні цілодобові операції в американських обсерваторіях вулканів, адекватні мережі сейсмічних та інших приладів, а в деяких випадках і портативний наземний РАДАР для виявлення хмар попелу вночі та в негоду.

За оцінкою NVEWS, інші вулкани з дуже високою загрозою, у тому числі дев'ять у діапазоні Каскад у Каліфорнії, Вашингтоні та Орегоні та чотири на Алясці, були визнані такими, що мають неадекватні або застарілі мережі, і вважаються недостатньо відстеженими щодо загроз, як авіація, так і наземні громади та інфраструктура. Виверження на горі Сент-Хеленс, Кілауеа, Августин і Анатахан і заворушення в Мауна-Лоа на Гаваях та Спурр на Алясці також вимагають надійної можливості моніторингу.

Висновок

Вулканічний попіл і надалі буде представляти небезпечну та дорогу загрозу для авіації в осяжному майбутньому. USGS продовжуватиме свої зусилля щодо розширення можливостей моніторингу на тих ділянках, де існує найбільший ризик.

Для зменшення небезпеки вулканів США потрібно:

Постійне вдосконалення можливостей моніторингу та приладів вулканів США з високим авіаційним ризиком. Проблеми повинні бути зосереджені не тільки на повідомленні про те, де і коли відбулося виверження та наскільки високим був його шлейф, але також надійно діагностувати вулканічні хвилювання та прогнозувати ймовірну вивержувальну активність, включаючи те, як довго може тривати вивержувальна діяльність та потенціал повторних вибухових подій.
Постійне вдосконалення протоколів передачі інформації про виверження та попіл іншим агенціям та клієнтам. Авіаційне співтовариство повинно бути обізнаним та впевненим у можливості моніторингу та сповіщення за допомогою конференцій, публікацій, навчань та демонстрацій.
Продовження керівництва USGS у підвищенні обізнаності про небезпеку попелу для авіації. Без широкомасштабної обізнаності про небезпеку прихильність до реалізації стратегії пом'якшення наслідків сильно послаблюється. USGS продовжуватиме розвивати освіту з питань небезпеки за допомогою різноманітних місць та методів.

Якщо врахувати авіаційні небезпеки, немає віддалених вулканів. Пом'якшення цього ризику вимагає ефективної командної роботи з боку кількох агентств. USGS і надалі виконуватиме свою роботу, надаючи своєчасну інформацію на основі достовірних даних моніторингу. Однак, оскільки здатність запобігати появі попелу покращується до того, що відбувається менше інцидентів, ми не повинні помилково робити висновок про відсутність загрози. Швидше, ми повинні закликати до постійної пильності та підтримки перевірених широкомасштабних зусиль щодо пом'якшення наслідків.

Дякую вам, пане голову, за можливість представити це свідчення.