تطبيقا على بركان تونغا.. تطوير خوارزمية لتقدير حجم الثوران البركاني في أقل من ساعة

حاز ثوران بركان تونغا 2022 رسميا على لقب أكبر ثوران بركاني في القرن الـ 21، وذلك وفق ما أظهرته نتائج دراسة نشرت بتاريخ 20 أبريل/نيسان الجاري في دورية جيوفزيكال ريسرتش ليترز Geophysical Research Letters. وأوضحت الدراسة أن ثوران تونغا كان مماثلا لأكبر ثوران بركان تم تسجيله على الإطلاق.

ثوران بركاني كارثي

بعد أن قذف مادة يبلغ حجمها حوالي 10 كيلومترات مكعبة أدت إلى توليد موجة صدمة جوية دارت حول العالم عدة مرات. وأنتج عمودا من الرماد بحجم يقارب نصف حجم فرنسا، أصبح الثوران البركان لتونغا مكافئا في القوة لثوران بركان جبل بيناتوبو Mount Pinatubo الكارثي في الفلبين والذي وقع عام 1991.

ومؤخرا طور الباحثان "بييرو بولي" و" نيكولاي م. شابيرو" من جامعة غرونوبل ألب (Université Grenoble Alpes) في فرنسا خوارزمية لتحديد حجم ثوران تونغا، التي ساعدت بدورها في تقليل كمية العمل الميداني والقياسات المباشرة المطلوبة بشكل كبير جدا.

وحدد الباحثان تصنيف مؤشر الانفجار البركاني (VEI) عند العدد 6، وتوقعوا ثورانا مماثلا كل 50-100 عام. وتجدر الملاحظة أن أعلى قيمة لمؤشر الانفجار البركاني تقدر بـ 8 تلك التي تخص الانفجارات التي تحدث كل 50 ألف سنة أو نحو ذلك، ويمكن أن تنتج هذه الانفجارات مقذوفات يصل حجمها إلى ألف كيلومتر مكعب.

ووفق تقرير نشر في موقع ساينس ألرت Science Alret فقد دمر ثوران بركان هونغ تونغا- هانغا هاباي الذي وقع في يناير/كانون الثاني العام الجاري 90% من جزيرة هونغ تونغا هاباي غير المأهولة التي ظهرت عام 2015 بعد ثوران آخر ذي شدة أقل من بركان تونغا.

ويعتقد الخبراء أنه ربما كان للطريقة -التي انفجر بها البركان مباشرة في مياه البحر بدلا من الهواء الطلق- علاقة بحجم الانفجار اللاحق، وبالقوة والمسافة التي غطتها أمواج تسونامي اللاحقة للثوران.

خوارزمية تعتمد على الأرصاد الزلزالية

كتب "بولي" و"شابيرو" في ورقتهما أنه "على الرغم من الثروة غير المسبوقة من البيانات العلمية عالية الجودة والتي أتيحت بشكل سريع نسبيا، فإنه لا يمكن تقدير المعلمات الكمية الرئيسية للانفجار البركاني في هونغ تونغا -مثل قياس حجمه مقارنة بالثورات البركانية الرئيسية السابقة- بسرعة باستخدام خوارزميات المراقبة القياسية". وقالا "هذا يؤكد الحاجة إلى تطوير مناهج جديدة لتحليل هذا الكم الكبير من البيانات الإلكترونية".

لذا فإن وجود خوارزمية كهذه سيكون مفيدا جدا، لا سيما في حالة الانفجارات البركانية التي تحدث في مواقع بعيدة حيث لا يوجد الكثير من المعدات حولها لقياس الحدث مباشرة.

ويعتمد الباحثان، في نهجهما المبتكر لحساب حجم الثوران البركاني، على الموجات الزلزالية التي تلتقطها شبكة واسعة من مئات من محطات المراقبة الزلزالية بسرعة قياسية. وعند توافر بيانات كافية يمكن للخوارزمية المطورة تقدير حجم الثوران البركاني في أقل من ساعة، والتي يمكن أن تساعد في تقييم حجم سحابة الرماد الناتجة وكيفية تأثير هذه السحابة على البيئة المحيطة بها.

ويرى "بولي" و"شابيرو" أن هذه الخوارزمية ترقى إلى "إطار عمل بسيط" في الوقت الحالي، ولا بد من تحسينها في المستقبل مع جمع بيانات عن المزيد من الانفجارات البركانية.