Contente
- O que é cinza vulcânica?
- Propriedades da cinza vulcânica
- Erupções e Colunas de Cinzas
- Plumas de cinzas, quedas de cinza e campos de cinzas
- O impacto das cinzas vulcânicas
- Impacto na saúde humana:
- Impacto na agricultura:
- Impacto nos edifícios:
- Impacto nos aparelhos:
- Impacto nas comunicações:
- Impacto nas instalações de geração de energia:
- Impacto no transporte terrestre:
- Impacto no transporte aéreo:
- Impacto nos sistemas de abastecimento de água:
- Impacto nos sistemas de águas residuais:
- Planejamento para cinzas vulcânicas
Pluma de cinzas vulcânicas do vulcão de Cleveland, localizado na ilha de Chuginadak, na cadeia das ilhas Aleutas, no Alasca. Imagem da NASA tirada por Jeff Williams, engenheiro de vôo, da Estação Espacial Internacional. Imagem maior.
O que é cinza vulcânica?
As cinzas vulcânicas consistem em partículas do tamanho de pó a areia do material de rocha ígnea que foram sopradas no ar por um vulcão em erupção. O termo é usado para o material enquanto está no ar, depois de cair no chão e, algumas vezes, depois de ter sido litificado em rocha. Os termos "poeira vulcânica" e "cinza vulcânica" são usados para o mesmo material; no entanto, "poeira vulcânica" é usada de maneira mais apropriada para material de tamanho de pó.
Cinza vulcanica do Monte St. Helens, erupção de 1980. Imagem USGS, D.E. Wieprecht. Imagem maior.
Partículas de cinzas vulcânicas visto com um microscópio eletrônico de varredura. Imagem USGS por A.M. Sarna-Wojcicki. Imagem maior.
Propriedades da cinza vulcânica
À primeira vista, as cinzas vulcânicas parecem um pó macio e inofensivo. Em vez disso, as cinzas vulcânicas são um material rochoso com uma dureza de cerca de 5+ na escala de dureza de Mohs. É composto de partículas de formato irregular, com bordas afiadas e irregulares (consulte a visão microscópica). Combine a alta dureza com a forma irregular das partículas, e as cinzas vulcânicas podem ser um material abrasivo. Isso dá a essas minúsculas partículas a capacidade de danificar as janelas das aeronaves, irritar os olhos, causar desgaste incomum nas partes móveis dos equipamentos com as quais entram em contato e causar muitos outros problemas discutidos abaixo na seção "Impacto das cinzas vulcânicas".
As partículas de cinzas vulcânicas são muito pequenas e possuem uma estrutura vesicular com numerosas cavidades. Isso lhes dá uma densidade relativamente baixa para um material rochoso. Essa baixa densidade, combinada com o tamanho de partícula muito pequeno, permite que as cinzas vulcânicas sejam carregadas para a atmosfera por uma erupção e transportadas longas distâncias pelo vento. As cinzas vulcânicas podem causar problemas a uma longa distância do vulcão em erupção.
Partículas de cinzas vulcânicas são insolúveis em água. Quando se molham, formam uma pasta ou uma lama que pode tornar as rodovias e pistas escorregadias. As cinzas vulcânicas úmidas podem secar em uma massa sólida, semelhante a concreto. Isso permite que ela obstrua os esgotos pluviais e fique com a pele de animais abertos quando as cinzas caem ao mesmo tempo que a chuva.
Coluna de cinzas vulcânicas: Coluna de erupção do Monte St. Helens em 18 de maio de 1980. Esse lançamento explosivo produziu uma coluna quente de tephra crescente, gases vulcânicos e ar arrastado que subiram a uma altitude de 22 quilômetros em menos de dez minutos. Os fortes ventos predominantes levavam as cinzas para o leste a cerca de 100 quilômetros por hora. Em menos de quatro horas, cinzas caíam na cidade de Spokane, a cerca de 400 quilômetros de distância, e duas semanas depois a nuvem de erupção circundava a terra. Imagem USGS de A. Post.
Erupções e Colunas de Cinzas
Alguns magmas contêm enormes quantidades de gás dissolvido sob pressões muito altas. Quando ocorre uma erupção, a pressão limitante sobre esses gases é repentinamente liberada e eles se expandem rapidamente, saindo da abertura vulcânica e carregando pequenos pedaços de magma com eles. As águas subterrâneas próximas a uma câmara de magma podem ser transformadas em vapor com o mesmo resultado. Estas são a fonte de partículas de cinzas para algumas erupções. A enorme quantidade de gás quente, em fuga e em expansão, saindo da abertura, pode levar uma coluna de erupção de cinzas e gases quentes para o alto.
A imagem a seguir mostra uma parte da coluna de cinzas produzida pela erupção de maio de 1980 do Monte St. Helens. Nessa erupção, a liberação explosiva de gases vulcânicos quentes na atmosfera produziu uma coluna de tephra crescente, gases vulcânicos e ar arrastado que subiram a uma altitude de 22 quilômetros em menos de dez minutos. Então, os fortes ventos predominantes levaram as cinzas para o leste a cerca de 100 quilômetros por hora. Em menos de quatro horas, cinzas caíam na cidade de Spokane, a cerca de 400 quilômetros de distância da abertura. Duas semanas depois, a poeira da erupção havia sido transportada pela Terra.
A erupção do Monte St. Helens foi excepcional em tamanho e intensidade. Uma liberação mais típica de cinzas é mostrada na imagem na parte superior desta página. Nessa imagem, o vulcão de Cleveland, localizado na ilha de Chuginadak, na cadeia das ilhas Aleutas do Alasca, libera uma pequena nuvem de cinzas que, em questão de minutos, se desprende do vulcão e é levada pelo vento.
Mapa de cinzas vulcânicas: Mapa mostrando a distribuição geográfica nos Estados Unidos da precipitação de cinzas da erupção do Monte St. Helens em 18 de maio de 1980. Imagem USGS. Mapa maior.
Espessura de cinzas: Os depósitos de cinzas são geralmente espessos e grossos em tamanho de partícula perto do vulcão. No entanto, à distância, o depósito fica mais fino e mais fino.
Pluma de cinzas: Uma longa nuvem de cinzas do vulcão Chaitén, no sul do Chile, é soprada em todo o continente. Imagem maior.
Plumas de cinzas, quedas de cinza e campos de cinzas
Depois que as cinzas são liberadas no ar por um vulcão, o vento tem a oportunidade de movê-las. Esse movimento, juntamente com a turbulência do ar, trabalha para distribuir as cinzas suspensas por uma ampla área. Essas nuvens de cinzas movidas pelo vento são conhecidas como plumas de cinzas. Uma imagem abaixo mostra uma pluma de cinzas produzida pela erupção do vulcão Chaitén, no sul do Chile, em 3 de maio de 2008. Essa pluma começa no Chile, atravessa a Argentina e se estende por centenas de quilômetros sobre o Oceano Atlântico, espalhando-se à medida que viaja.
À medida que uma pluma de cinzas se afasta da abertura vulcânica, ela não tem mais pressa de escapar de gases para sustentá-la. As partículas de cinza não suportadas começam a cair. As partículas de cinza maiores caem primeiro e as partículas menores permanecem suspensas por mais tempo. Isso pode produzir um depósito de cinzas no chão abaixo da pluma de cinzas. Esses depósitos de cinzas são geralmente mais espessos perto da abertura e finos com a distância. Um mapa mostrando a distribuição de cinzas da erupção do Monte St. Helens em 18 de maio de 1980 é mostrado nesta página.
Um campo de cinzas é uma área geográfica em que o solo foi coberto pela precipitação de uma pluma de cinzas. Uma imagem abaixo mostra um campo de cinzas a leste do vulcão Chaitén, no sul do Chile, a partir de maio de 2008. A cobertura branca de cinzas pode ser vista claramente.
Campo de cinzas: Um campo de cinzas a leste do vulcão Chaitén de maio de 2008. Imagem maior.
O impacto das cinzas vulcânicas
As cinzas vulcânicas apresentam numerosos riscos para pessoas, propriedades, máquinas, comunidades e meio ambiente. Vários deles estão detalhados abaixo.
Impacto na saúde humana:
As pessoas expostas a cinzas que caem ou que vivem no ambiente empoeirado após um desastre podem sofrer vários problemas. Os problemas respiratórios incluem irritação do nariz e da garganta, tosse, doença semelhante à bronquite e desconforto durante a respiração. Estes podem ser reduzidos com o uso de máscaras de pó de alta eficiência, mas a exposição às cinzas deve ser evitada, se possível.
Problemas a longo prazo podem incluir o desenvolvimento de uma doença conhecida como "silicose" se a cinza tiver um conteúdo significativo de sílica. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional dos EUA recomenda tipos específicos de máscaras para aqueles expostos a cinzas vulcânicas. Quem já sofre de problemas como bronquite, enfisema ou asma deve evitar a exposição.
As cinzas vulcânicas secas podem grudar nos olhos humanos úmidos e as pequenas partículas de cinzas rapidamente causam irritação nos olhos. Esse problema é mais grave entre as pessoas que usam lentes de contato. Alguma irritação da pele é relatada por pessoas em áreas de queda de cinzas; no entanto, o número de casos e sua gravidade são baixos.
Queda de cinzas de Novarupta: Imagem de satélite da paisagem ao redor do vulcão Novarupta com contornos de queda de cinzas e área de fluxo piroclástico da erupção de 1912, mostrada como linhas coloridas. Imagem de satélite de J. Allen (NASA) usando dados da Universidade de Marylands Global Land Cover Facility. Cartografia por B. Cole,. Imagem maior.
Impacto na agricultura:
O gado sofre dos mesmos problemas oculares e respiratórios que foram descritos acima para os seres humanos. Os animais que se alimentam de pasto podem ficar impossibilitados de comer se a cinza cobrir sua fonte de alimento. Aqueles que comem de uma fonte de alimento coberta de cinzas geralmente sofrem de várias doenças. Os agricultores das áreas de queda de cinzas podem precisar fornecer ração suplementar aos animais, evacuá-los ou enviá-los para o abate precoce.
Uma queda de cinzas de apenas alguns milímetros geralmente não causa danos graves a pastagens e culturas. No entanto, acúmulos mais espessos de cinzas podem danificar ou matar plantas e pastagens. Acumulações espessas podem danificar o solo matando micrófitos e bloqueando a entrada de oxigênio e água. Isso pode resultar em uma condição estéril do solo.
Dano vulcânico de queda de cinzas: Edifícios danificados por um cascalho molhado. Imagem USGS. Imagem maior.
Cinza vulcanica: Vídeo do USGS explicando o impacto das cinzas vulcânicas no tráfego aéreo.
Impacto nos edifícios:
As cinzas secas pesam cerca de dez vezes a densidade da neve fresca. Uma queda de cinzas espessa no telhado de um edifício pode sobrecarregá-lo e causar o seu colapso (ver imagem). A maioria dos edifícios não foi projetada para suportar esse peso adicional.
Imediatamente após uma forte queda de cinzas, um dos trabalhos prioritários é limpar as cinzas dos telhados dos edifícios. Se a chuva cair antes que a cinza seja removida, ela poderá ser absorvida e aumentar o peso. As cinzas molhadas podem ter uma densidade de vinte vezes a da neve fresca.
As cinzas vulcânicas podem encher as calhas de um edifício e entupir as calhas. Somente as cinzas podem ser muito pesadas e, se ficarem molhadas pela chuva, o peso frequentemente puxará as calhas das casas. As cinzas em combinação com a água podem ser corrosivas para os materiais de cobertura metálica. As cinzas úmidas também são um condutor e, quando acumuladas ao redor dos elementos elétricos externos de um edifício, podem causar ferimentos ou danos graves.
Os aparelhos de ar condicionado e de tratamento de ar podem falhar ou ser danificados se os filtros estiverem entupidos ou se as aberturas de ventilação estiverem cobertas por cinzas vulcânicas. As peças móveis do equipamento podem ser usadas rapidamente se houver cinzas abrasivas entre elas.
Impacto nos aparelhos:
Cinzas finas e poeira podem se infiltrar nos edifícios e causar problemas com os aparelhos. As cinzas abrasivas podem produzir desgaste incomum nas peças móveis dos motores elétricos. Aspiradores, fornos e sistemas de computadores são especialmente vulneráveis porque processam muito ar.
Escuridão devido à queda de cinzas vulcânicas: As cinzas no ar podem bloquear a luz solar e tornar as áreas sob uma nuvem de cinzas escuras no meio do dia. Vulcão de Soufriere Hills, imagem de 1997. Imagem do USGS. Imagem maior.
Impacto nas comunicações:
As cinzas vulcânicas podem ter uma carga elétrica que interfere nas ondas de rádio e outras transmissões transmitidas pelo ar. Os equipamentos de rádio, telefone e GPS podem não conseguir enviar ou receber sinais com um vulcão em erupção próximo. As cinzas também podem danificar instalações físicas, como fios, torres, edifícios e equipamentos necessários para apoiar as comunicações.
Impacto nas instalações de geração de energia:
As cinzas vulcânicas podem causar o desligamento das instalações de geração de energia. Às vezes, essas instalações são desativadas para evitar danos causados pelas cinzas. Eles podem permanecer abaixados até que as cinzas sejam removidas. Isso protege os equipamentos essenciais contra falhas, mas interrompe o serviço de energia elétrica para milhões de pessoas.
Cinzas vulcânicas em carros na Base Aérea Clark, nas Filipinas, após a erupção do Monte Pinatubo em 1991. Este estacionamento fica a cerca de 25 quilômetros a leste da erupção e recebeu cerca de 9 centímetros de cinza. Imagem USGS por R.P. Hoblitt. Imagem maior.
Impacto no transporte terrestre:
O impacto inicial no transporte é um limite de visibilidade. As cinzas enchem o ar e bloqueiam a luz do sol. Pode ser tão escuro quanto a noite no meio do dia. As cinzas também cobrem as marcações da estrada. Apenas um milímetro de cinza pode obscurecer o centro e as linhas de base de uma rodovia.
Outro impacto está nos carros. Eles processam enormes quantidades de ar que conterão poeira e cinzas vulcânicas. Isso é capturado inicialmente pelo filtro de ar, mas pode ser rapidamente sobrecarregado. Então, poeira abrasiva entra no motor para danificar peças usinadas com cuidado e entupir pequenas aberturas.
As cinzas vulcânicas se acumulam nos pára-brisas dos carros, criando a necessidade de usar os limpadores. Se os limpadores forem usados, as cinzas abrasivas entre o para-brisa e os limpadores podem arranhar a janela, às vezes produzindo uma superfície fosca que é impossível de ver através dela.
Poeiras e cinzas vulcânicas que cobrem as estradas podem resultar em perda de tração. Se as estradas se molharem, as cinzas secas se transformarão em uma lama muito escorregadia. Estradas e ruas devem ser escavadas como se caísse uma neve que não derrete.
Camadas de Ashfall nas Filipinas: A) Seção na ponte do rio Santo Tomas, ao norte de San Narciso, Zambales; 32 km a oeste-sudoeste de vent. A camada A é de 8 mm de cinza do tamanho de areia; a camada B é de 4 mm de cinza principalmente fina. Observe uma classificação normal fraca da camada C e clastos grosseiros dispersos na superfície do depósito.
B) Depósitos de tephra-queda em estrada não melhorada ao longo do rio Marella, 10,5 km a sudoeste da abertura. A camada A, com cerca de 4 cm de espessura, consiste em cinzas grosseiras e lapis finos; a camada B consiste em várias camadas finas de cinza; a camada C tem 33 cm de espessura e é a seção mais espessa do depósito climático de pedra-pomes já encontrado. Observe a classificação normal em geral, mas com lapis de pedra-pomes de 2 cm no canto superior esquerdo. A camada D consiste em duas camas de cinza fina de 3 a 4 cm de espessura, separadas por uma cama de cinzas volumosas trabalhadas com água.
C) Tephra deposita em estrada não melhorada cerca de 9 km a sudeste de vent, lado norte do rio Gumain. A camada B tem 23 cm de espessura e consiste em vários leitos de cinza classificados; a camada C tem 31 cm de espessura e possui duas zonas na parte inferior com pequenos revestimentos de cinza fina.
D) Seção na foz do desfiladeiro do rio Pasig cerca de 15 km a leste da abertura. A camada B tem 10 cm de espessura e a camada C tem cerca de 18 cm de espessura; observe as zonas ricas em cinza que se destacam devido ao aumento da coesão. Imagens USGS por W.E. Scott e J.J. Principal. Imagem maior.
Impacto no transporte aéreo:
Os modernos motores a jato processam enormes quantidades de ar. Eles puxam o ar para a frente do motor e o esgotam pelas costas. Se as cinzas vulcânicas são puxadas para um motor a jato, elas podem ser aquecidas a temperaturas superiores à temperatura de fusão das cinzas. As cinzas podem derreter no motor e o produto pegajoso e macio pode aderir ao interior do motor. Isso restringe o fluxo de ar através do motor e adiciona peso ao avião.
As cinzas vulcânicas levaram à falha do motor em alguns aviões. Felizmente, os pilotos conseguiram pousar em segurança com os demais motores. Hoje, os vulcões são monitorados quanto a sinais de erupção e os aviões são roteados em torno de áreas que podem conter cinzas transportadas pelo ar.
As cinzas vulcânicas suspensas no ar podem ter um efeito abrasivo nos aviões que voam através dele a centenas de quilômetros por hora. A essas velocidades, as partículas de cinza que afetam o para-brisa podem jatear a superfície com um acabamento fosco que obscurece a visão do piloto. O jateamento de areia também pode remover tinta e fossa de metal no nariz e nas bordas das asas e equipamentos de navegação.
Nos aeroportos, os mesmos problemas são encontrados nas pistas que as estradas. As marcações nas pistas podem ser cobertas com cinzas. Os aviões podem perder tração ao pousar e decolar. E, as cinzas devem ser removidas antes que as operações voltem ao normal.
A Organização Internacional de Aviação Civil reconheceu a necessidade de manter os pilotos e controladores de tráfego aéreo informados sobre os perigos vulcânicos. Para fazer isso, eles trabalharam com agências governamentais para estabelecer vários Centros Consultivos em Cinzas Vulcânicas. Esses centros monitoram a atividade vulcânica e relatam plumas de cinzas dentro de sua área de monitoramento.
Cinza vulcanica: Vídeo do USGS explicando o impacto das cinzas vulcânicas no tráfego aéreo.
Impacto nos sistemas de abastecimento de água:
Os sistemas de abastecimento de água podem ser impactados por quedas de cinzas. Onde uma comunidade utiliza um suprimento de água aberta, como rio, reservatório ou lago, as cinzas caídas se tornam um material suspenso no suprimento de água, que deve ser filtrado antes do uso. O processamento de água com cinzas abrasivas suspensas pode danificar as bombas e o equipamento de filtragem.
As cinzas também podem causar mudanças temporárias na química da água. As cinzas em contato com a água podem diminuir o pH e aumentar a concentração de íons lixiviados do material das cinzas. Estes incluem: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F e muitos outros.
Impacto nos sistemas de águas residuais:
As cinzas que caem nas ruas da cidade entrarão imediatamente no sistema de esgoto pluvial. Se a água do esgoto carregada de cinzas for processada, a cinza suspensa poderá sobrecarregar o equipamento e os filtros e causar danos às bombas e válvulas. Também se torna um problema de descarte. A lama ou a lama de cinza pode endurecer em um material semelhante ao concreto.
Planejamento para cinzas vulcânicas
As comunidades localizadas próximas ou a favor do vento de vulcões com potencial de produzir erupções de cinzas devem considerar o impacto potencial das cinzas vulcânicas e planejar maneiras de lidar com elas e minimizar seu impacto. É muito mais fácil aprender sobre um problema e agir com antecedência do que enfrentar um enorme problema sem aviso prévio.