W jaki sposób wulkany i ich erupcje generują fale tsunami?

Dzisiaj wczesnym rankiem przeczytałem o potężnej erupcji kaldery McCauley (Wyspy Kermadec, Nowa Zelandia), która miała miejsce 6300 lat temu i prawdopodobnie wygenerowała duże fale tsunami. Temat wulkanicznych tsunami zaintrygował mnie na tyle, że postanowiłem dalej drążyć temat. Fale tsunami kojarzą się nam np. z uderzeniem asteroidy w ocean bądź z podmorskim trzęsieniem ziemi; zjawisko to w przypadku wulkanów i ich erupcji występuje rzadziej i nie jest zazwyczaj wnikliwie traktowane przez ekspertów od zarządzania kryzysowego. Tak czy owak rozmaite procesy wulkaniczne są w stanie wygenerować tsunami na oceanie, morzu czy na powierzchni jeziora. Najsłynniejszym przykładem wulkanicznego tsunami jest oczywiście słynna erupcja indonezyjskiego wulkanu Krakatau 26-27 sierpnia 1883 roku, która wygenerowała fale tsunami o wysokości sięgającej do 40 metrów i zabiła ponad 36 000 ludzi na wybrzeżach Jawy i Sumatry. Ale to nie koniec. Dwie osoby zginęły w odległości 185 km od miejsca erupcji (Pakisjaya, północna Jawa), jedna poniosła śmierć w odległości aż 3000 km (Arugam, Sri Lanka). Do powstania licznych fal tsunami w cieśninie Sundajskiej przyczyniły się spływy piroklastyczne z Krakatau.

Jakie są przyczyny powstawania wulkanicznych fal tsunami? Podmorska eksplozja, spływ piroklastyczny bądź lahar docierający do morza, trzęsienie ziemi poprzedzające erupcję bądź mające miejsce w jej trakcie, zapadnięcie się (kolaps) zbocza wulkanu, zapadnięcie się (kolaps, osiadanie) kaldery czy fala uderzeniowa generowana przez eksplozję wulkanu. Fale tsunami generowane przez spływy piroklastyczne docierające do morza zaobserwowano m.in. w trakcie erupcji wulkanów Soufriere Hills (Montserrat) w latach 1997 i 2003 oraz Tavurvur i Vulcan (Papua Nowa Gwinea) w 1994 roku.

Podwodne eksplozje generujące fale tsunami to m.in. erupcje wulkanów Myojin Sho w 1952 roku (Japonia, fala o wysokości sięgającej 1.4 metra w odległości 130 km od wulkanu, prawdopodobne zatopienie statku oceanograficznego "Kaiyo Maru 5" 24 września 1952 roku, zginęło 31 członków załogi), Kick-em Jenny w 1939 roku, (Morze Karaibskie, fala tsunami o wysokości sięgającej 2 metrów dotarła do wybrzeża Grenady) czy Kavachi (Wyspy Salomona). Kolejna kwestia warta omówienia to nagłe osiadanie wulkanu. W 1888 roku doszło do niewielkiej erupcji wulkanu Ritter Island (Papua Nowa Gwinea) oraz jego bocznego zapadnięcia się (kolapsu), w efekcie czego powstały fale tsunami o wysokości 10-15 metrów, które uderzyły w wybrzeża wysp oddalonych o dziesiątki/setki km (np. Sakar, Umboi, zatoka Rabaul) od miejsca wybuchu niszcząc przynajmniej 6 wiosek i zabijając około 3000 osób. Kolaps sektora stożka Mayuyama (kompleks wulkaniczny Unzen) wskutek trzęsienia ziemi w 1792 roku skutkował potężnym tsunami (fale o wysokości 8-24 metrów) w zatoce Ariake (Kiusiu, Japonia). Zginęło 15 030 osób. Był to najgorszy kataklizm w historii japońskiej wulkanologii. Osuwiska zachodzące w trakcie kolapsu zbocza spowodowały lokalne fale tsunami w przypadku wulkanów Stromboli (Wyspy Liparyjskie) w grudniu 2002 roku (wysokość fali tsunami dochodząca do 8 metrów) czy Tinakula (Wyspy Salomona) w latach 1966 i 1971. W lipcu 1979 roku doszło do zapadnięcia się południowego zbocza indonezyjskiego wulkanu Illiwerung, wskutek czego powstało tsunami o wysokości 7-9 metrów, które uderzyło w sąsiednie wybrzeża zabijając 500-1200 osób. W marcu 1871 roku fala tsunami o wysokości sięgającej 25 metrów uderzyła w wybrzeże wyspy Tagulandang zlokalizowanej 4 km na północ od wulkanu Ruang (Wyspy Sangihe). Zginęło ponad 400 osób, przyczyną powstania tego tsunami mogło być osuwisko z Ruang bądź spływ piroklastyczny docierający do morza. 

Jakie wulkany mają potencjał do wygenerowania fal tsunami? Wyspiarskie stratowulkany o stromych zboczach za sprawą spływów piroklastycznych czy osuwisk docierających do morza (np. Gamkonora, Tambora, Illiwerung, Ruang, Awu, Gamalama, Colo, Paluweh, Makian, Sangeang Api, Banda Api, Nila, Teon - wszystkie w Indonezji), jeziora kalderowe (Taal, Luzon, Filipiny), otwarte do morza kaldery (np. kaldera Rabaul, Papua Nowa Gwinea), częściowo podmorskie kaldery z wystającymi centrami erupcyjnymi (np. Anak Krakatau - Indonezja, Hunga Tonga-Hunga Ha'apai w Tonga). Wreszcie płytko położone podmorskie wulkany (np. Veteran - Wietnam), (Banua Wuhu - Indonezja), etc. Jak widać sporo tych wulkanów znajduje się w Indonezji, Filipinach czy Papui Nowej Gwinei. 

Idealnym przykładem niechaj będzie tutaj wulkan Anak Krakatau, którego kolaps południowo-zachodniego zbocza w dniu 23 grudnia 2018 roku wygenerował fale tsunami, które uśmierciły 437 osób na wybrzeżach Banten i Lampung. Kolejny przykład z Indonezji to wulkan Paluweh - jego erupcji w 1928 roku towarzyszyły osuwisko oraz tsunami o wysokości sięgającej 10 metrów, które zabiło 128 ludzi. Także filipiński wulkan Taal jest zdolny do generowania fal tsunami. Do jego erupcji (np. w latach 1965, 1977 czy 2020) dochodziło z Volcano Island znajdującej się w centrum jeziora kalderowego. Przyczynami powstawania fal tsunami w przypadku Taal mogą być spływy piroklastyczne na jeziorze, tzw. base surge oraz podwodne eksplozje. Baczyć także należy na kolejne filipińskie wulkany tj. Didicas (w trakcie erupcji w 1969 roku zginęło troje rybaków - być może wskutek tsunami), Babuyan Claro czy Smith (oba na wyspie Babuyan). Papua Nowa Gwinea i Morze Bismarcka - tutaj warto monitorować szczególnie wulkany Ritter Island (podwodna erupcja z 19 maja 2007 roku wygenerowała niewielkie fale tsunami docierające do wybrzeży wysp Sakar i Umboi, jednak bez ofiar śmiertelnych), Bam (potencjalna niestabilność zbocza), Manam (spływy piroklastyczne docierające do morza w trakcie licznych erupcji) czy kalderę Rabaul z dwoma centrami erupcyjnymi: stożkami Tavurvur i Vulcan (tsunami o wysokości 4 metrów w trakcie erupcji w 1937 roku oraz tsunami o wysokości 1.2 metra w 1994 roku spowodowane przez spływy piroklastyczne ze stożka Vulcan docierające do wód zatoki).

Wulkaniczne tsunami jest zjawiskiem nieprzewidywalnym i potencjalnie bardzo groźnym i niszczycielskim, zazwyczaj jednak (za wyjątkiem omówionych przypadków Krakatau, Ritter Island i Hunga Tonga-Hunga Ha'apai) lokalnym. Kluczowe stają się zatem edukacja o sygnałach ostrzegawczych nadejścia wulkanicznego tsunami, szybkie ostrzeżenie lokalnych populacji żyjących niedaleko wulkanu oraz właściwa komunikacja.   

Korzystałem m.in. z niniejszego artykułu:

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2014.0380

Przy okazji dwa materiały z moim udziałem. Podcast Łukasza Sakowskiego z bloga To tylko teoria oraz mini-wywiad dla TokFM. Za wszelkie błędy w wypowiedziach czy niedoskonałości językowe odpowiadam wyłącznie ja. :-)

https://www.totylkoteoria.pl/wybuch-wulkanu-hunga-tonga-hunga/ 

https://audycje.tokfm.pl/podcast/117267,Fala-uderzeniowa-po-wybuchu-wulkanu-Hunga-Tonga-Hunga-Ha-apai-okrazyla-glob

EDIT 25 stycznia 2022 roku: zarejestrowano emisje gazu i popiołu z krateru Benbow wulkanu Ambrym (Vanuatu) i odgazowanie krateru Marum. 25 stycznia mają miejsce emisje SO2 z trzech wulkanów w Vanuatu: Ambrym, Ambae i Gaua. Podwyższenie stopnia alarmu dla Ambrym na drugi.

Także 25 I o godzinie 11.39 lokalnego czasu doszło do niewielkiej erupcji wulkanu Rincon de la Vieja w Kostaryce. Obłok erupcyjny sięgnął wysokości 500 metrów-1 km. 

Aktywne pozostają wulkany na Alasce m.in. Semisopochnoi (emisje popiołu ze stożka Mount Cerberus) oraz Pavlof (wyciek lawy na wschodnim zboczu wulkanu).