Вулканы под присмотром: вулкан против «Боинга»

7 августа Ден и его коллеги собрались в диспетчерской AVO, чтобы обсудить природу этих колебаний. Кое-кто говорил, что такие потряхивания представляют собой характерный «скрежет» при обычных тектонических сдвигах и никак не связаны с вулканической деятельностью. И тут все абстрактные умствования разом утратили свою актуальность. На одном из компьютерных мониторов выскочила картинка от Службы геостационарных спутников слежения (GOES). Спутник зафиксировал белый пузырь над Касаточи. Его было очень хорошо видно на фоне серых штормовых облаков, накрывших всю Алеутскую гряду. Не оставалось никаких сомнений, что вулкан только что извергнул миллионы кубометров золы. Конвективные воздушные потоки со скоростью урагана вздымали клубы пыли. Два-три километра в минуту — и вот уже белое облако реет в 15 км над землей.

На другом мониторе было видно, что не менее дюжины самолетов направляются в сторону этого района — некоторые должны были оказаться там буквально через считаные минуты. Если они войдут в пылевое облако, может случиться несчастье. Присутствующие в вулканической золе мелкие частицы пемзы способны изувечить реактивный двигатель всего за 60 с. На самолетах нет приборов, которые могли бы выявить присутствие в тумане вулканической золы, и к тому моменту, когда пилот заметит пылевое облако, будет уже поздно, ведь самолет летит со скоростью 15 км в минуту.

Персонал AVO в Фэрбенксе и Анкоридже кинулся звонить в Федеральное авиационное управление (FAA), в Аляскинский отдел внутренней безопасности и чрезвычайных ситуаций, а заодно и в дюжину других госслужб. Уже через пару минут сигналы тревоги звучали в кабинах пилотов и самолеты один за другим меняли курс.

С помощью спутников ученые еще несколько дней следили за шлейфом над Касаточи, где в клубах дыма были замешаны зола и 1,5 млн тонн газообразной двуокиси серы. Облако дрейфовало в сторону Джуно, столицы Аляски, где авиакомпании отменили более 40 рейсов. К западу оттуда у пассажирского Boeing 737, который пролетел сквозь разреженное облако дыма над Канадой, дважды разгерметизировался салон. Струйный поток растянул вулканическое облако в форму полупрозрачного хвоста, обогнувшего всю Северную Америку. Чтобы увернуться от этой тени, пилоты даже над Чикаго меняли свои маршруты. В облаке помимо всего присутствовал аэрозоль серной кислоты, способный разъедать детали самолетов, попортить красочное покрытие и сказаться на самочувствии пассажиров.

Система AVO отработала как надо. А для Дена этот случай послужил лишним напоминанием, сколь важно постоянно следить за состоянием вулканов.

Количество международных рейсов, пересекающих океан в сторону Анкориджа, с 1990 года выросло на 83% и достигло 73 000 в год. В результате Анкоридж стал пятым в мире по значимости грузовым авиационным перевалочным узлом. Однако мало кто в полете из Азии в Северную Америку сознает, что его курс проходит над одной из самых активных вулканических цепей в мире.

Из-за субдукции (надвига) Алеутской тектонической плиты ежедневно под эту островную гряду с силой подминаются 20 с лишним миллионов тонн скальной породы, питая энергией цепочку из 160 вулканов, протянувшуюся от Аляски через Алеутский архипелаг до полуострова Камчатка. Под давлением скальная порода плавится, превращаясь в вязкую магму, богатую кремнеземом и связывающую тысячи тонн воды. Когда магма достигает поверхности, вода превращается в пар, который наделяет вулканы взрывчатой силой.

«Над этими вулканами каждый божий день пролетают 25 000 пассажиров и грузы на миллиарды долларов, — говорит Ден. — Кто-то назвал это место настоящим стрельбищем». Задачи AVO состоят в том, чтобы постоянно следить за вулканической деятельностью, отслеживать движение пылевых облаков и выдавать предостережения службам, которые управляют воздушным трафиком. Потребность в таком бдительном дежурстве стала очевидна после случая, который мог бы стать одной из самых страшных авиакатастроф в истории.

Когда 15 декабря 1989 года произошло извержение вулкана Редаут, рейс KLM 867 вылетел из Амстердама с 14 членами экипажа и 231 пассажиром на борту. Снижаясь к международному аэропорту Анкоридж, Boeing 747 прошел сквозь облако примерно в 300 км от места извержения, и все равно от серы и дыма у пилотов засвербило в носу. Затем неожиданно остановились все четыре двигателя. Турбины засосали абразивную золу, которая представляла собой мелкие песчинки вулканического стекла. Внутри двигателя они начали плавиться, а на выходе снова застыли стеклянными потеками, заглушив каналы подачи воздуха. «У нас в камерах сгорания срыв пламени, встали все четыре двигателя, — прохрипела в микрофон второй пилот Имме Висшер. — Мы падаем».

После того как самолет просел на 4 км, Висшер изловчилась снова запустить два двигателя, а потом и вторую пару. Она и ее экипаж протащили изувеченный самолет над пиками Аляскинского горного хребта и подошли к Анкориджу. Сквозь лобовые стекла, посеченные мелкими крупинками пемзы, почти ничего не было видно.

Случай с самолетом компании KLM был не первым напоминанием и — увы! — не последним. «С начала 1970-х отмечено более сотни встреч самолетов с пылевыми облаками», — говорит Марианна Гуффанти, вулканолог из Геологической службы США, базирующейся в Рестоне, штат Виргиния. Первый зафиксированный случай — это когда гражданский С-130 во время извержения вулкана Сент-Хеленс остался только с двумя работающими двигателями из четырех. С тех пор еще по крайней мере восемь самолетов пережили аналогичные проблемы.

Среди них два коммерческих самолета над Филиппинами в 1991 году и исследовательский реактивный самолет над Папуа — Новой Гвинеей в 2006-м. Однако именно инцидент с KLM наглядно показал, сколь высока вероятность настоящей катастрофы. До этого события AVO (ей тогда был всего лишь год от роду) использовала свои финансовые возможности на размещение нескольких приборов для мониторинга ситуации недалеко от залива Кука. Когда в середине 1990-х финансирование стало пощедрее, исследователи решили первым делом полностью обставить измерительными приборами весь Редаут.

Из 160 вулканов, которые контролирует Аляскинская вулканологическая обсерватория, 60 готовы к извержению в любую минуту. При этом только 30 оборудованы сейсмической сетью. Сейсмографы способны фиксировать специфические толчки за несколько дней до извержения. В результате ученые получают возможность вблизи любоваться извержением, а все пилоты могут получить предостережение хотя бы за пять минут до его начала. Такова официальная задача, поставленная FAA.

Чтобы следить за поведением остальных вулканов, AVO вынуждена полагаться на информацию со спутников. Спутники NOAA (Национального управления по исследованию океанов и атмосферы) несут на борту усовершенствованные радиометры очень высокого разрешения (Advanced Very High Resolution Radiometer, AVHRR). Эти инструменты способны выявлять инфракрасные температурные аномалии, когда из чрева вулкана выпирает раскаленная до тысячи градусов магма. Спутник Aura, контролирующий озоновый слой, способен также отслеживать выбрасываемые вулканами облака двуокиси серы. А такие спутники, как, скажем, GOES и POES, наблюдающие за окружающей средой в приполярной зоне, могут фиксировать новые пылевые облака.

Впрочем, полагаясь только на спутники, мы ввязываемся в игру наподобие «русской рулетки». Над тем или иным участком земной поверхности спутники пролетают не чаще, чем раз в пять часов. Такого перерыва будет достаточно, чтобы загруженный пассажирами Boeing 747 влетел прямо в новый вулканический факел. Поле зрения спутников могут перекрывать облака, некоторые из вулканов Алеутской гряды закрыты облаками по 300 дней в году. «Иногда отдельные регионы нельзя увидеть много дней подряд, — говорит Гэри Хаффорд, специалист по дистанционному сбору данных в Национальной метеорологической службе Анкориджа. — А потом облака вдруг расходятся, и мы видим новые "горячие точки".

Когда в начале 2009 года снова проснулся вулкан Редаут, расположенный в 165 км к юго-западу от Анкориджа, ученые воспользовались этим случаем, чтобы испытать новое оборудование. Стив Макнатт, сейсмолог и вулканолог из AVO, расставил в 80 км от Редаута, прямо на другом берегу залива Кука, четыре радиодатчика метрового диапазона. Во время извержения внутри пылевого облака бьют сильные молнии, порожденные статическим электричеством от столкновения в облаке частиц пыли, и эти датчики принимают радиоволны, испускаемые грозовыми разрядами.

Извержение Редаута произошло 22 марта, столб золы взлетел в небо на 18 км. Приборы Макнатта мгновенно зафиксировали сигналы от молний, которые начали вспыхивать, как только кратер стал плеваться пеплом. Триангуляция радиосигналов указала координаты грозовых разрядов с точностью до 50 м.

Анализируя электрические разряды, прошивающие пылевое облако, Макнатт вычислил количество выброшенной в воздух пыли. Эта важная информация позволяет прогнозировать, как быстро зола осядет или как она будет рассеиваться в окружающем воздухе во время дрейфа. Сеть датчиков наподобие тех, которые испытывались при извержении Редаута, могла бы оповещать AVO об извержениях удаленных вулканов и служить подстраховкой для данных, полученных со спутников. Поскольку электромагнитные датчики не требуется размещать так близко к месту извержения, как сейсмические, 20 детекторов, фиксирующих электрические разряды, было бы достаточно для наблюдения за всей Алеутской грядой.

Тем временем лаборатория Фреда Праты, старшего научного сотрудника в Норвежском институте исследования атмосферы, разрабатывает другое направление. Ученые сконструировали прототип датчика, который, сравнивая поглощение инфракрасных лучей, способен отличить пылевые облака от обычных. Прата рассчитывает, что эту информацию можно выводить прямо в кабину пилота на монитор, показывающий данные о погоде. Например, на экране облака золы будут выглядеть красными, а все остальные — голубыми. Этот прибор сможет работать на обычных крейсерских высотах и видеть вперед на 100 км.

Разумеется, ни один из этих подходов не дает защиты от дурака. Стимулируя работу в этом направлении, государство прибавило финансирование для службы AVO, но Ден говорит, что они не собираются тратить все деньги на то, чтобы обставить приборами каждый из вулканов. Лучше модернизировать имеющиеся сейсмографы, расширить их частотный диапазон. Это ускорит получение адекватной информации и снизит шансы того, что какое-то пылевое облако останется незамеченным и будет угрожать авиакатастрофой.