Пыль является важным компонентом системы земля-атмосфера, влияющим, среди прочего, на качество воздуха, растительность, инфраструктуру, здоровье животных и человека. Исландия производит большой объём пыли, причем о пыльных бурях часто сообщается, особенно по Южному побережью и в высокогорьях.
Около 20% страны классифицируется как пустыня с очень эродируемой поверхностью в сочетании с частыми ветреными условиями синоптических и мезомасштабных погодных явлений, которые содействуют зарождению пыльных бурь.
Кроме того, постоянно создаются новые вещества в результате процессов ледниковой, речной и эоловой эрозии, а также поступления пепла от вулканических извержений. В связи с вулканической природой Исландии большая часть частиц, которые могут регулярно взвешиваться в атмосфере, имеет соответствующее происхождение, изменяя критические свойства пыли по сравнению с другими источниками пыли за пределами Исландии.
Свежая зола, молодой компонент исландской пыли, может характеризоваться отличными от более старых частиц пыли особенностями. Различные свойства свежей и старой исландской пыли и пыли из-за пределов Исландии изменяют форматы, используемые для фиксирования, имитации и прогнозирования образования пыли.
Насколько опасно
Свежий вулканический пепел можно отличить от выдержанных частиц пыли в лаборатории по форме частиц и текстуре поверхности. Отслеживание переноса пыли, например, с помощью спутниковых изображений и метеорологов, уточняют определение была ли пылевая буря инспирирована в районе источника, богатом молодой золой или более старой пылью.
Приборы для подсчета частиц in situ в сочетании с метеорологическими измерениями, а также цифровые модели могут употребляться для определения того, когда произошло крупное пылевое событие.
Синергетическое использование этих методов показывает, что свежий пепел, образующийся из-за извержений вулканов, оказывает меньшее влияние на объём пылевых явлений, чем предполагалось ранее. Только извержения вулканов с индексом волнения 3 и более баллов, происходящие вне зимнего сезона, увеличивают численность пылевых явлений в Исландии выше фоновых значений.
Это увеличение количества пылевых явлений обычно длится в масштабах месяцев, а не лет, как это предполагалось ранее. Свежий вулканический пепел может повторно взвеситься через несколько месяцев после извержения, но обычно это происходит во время пылевых событий, когда также происходит взвешивание более старого материала, что не приводит к увеличению количества пылевых явлений.
Условия пылеобразования сильно зависят от скорости ветра и топографических характеристик, так как небольшое смещение в направлении может резко изменить количество взвешенного материала. Осадки и высокая влажность влияют на прочность пыли или повторного образования суспензий, но не так сильно, как в пыльных районах за пределами Исландии.
Как выдержанная пыль, так и частицы свежего вулканического пепла имеют различную вулканическую морфологию, когда их диаметр превышает 20 мкм. Выдержанная пыль и частицы свежей золы размером менее 20 мкм имеют более кристаллическую структуру, преимущественно из блоков и пластин, похожую на пыль из других крупных источников в мире.
Кроме того, невозможно провести различие между поверхностным материалом и золой только по физическим характеристикам. Более низкая плотность исландской пыли по сравнению с пылью из других частей мира позволяет легче взвешивать и транспортировать исландский материал по сравнению с более плотными частицами. Для частиц > 20 мкм их форма и пористость оказывают значительное воздействие на степень их переноса.
Типичная мелкозернистая природа золы представляет риск для человека. После повторного взвешивания разница в гранулометрическом распределении между пылью, в которой преобладает свежая зола, и старой больше не очевидна.
Это происходит вследствие разрушения зёрен верхних слоёв во время соленирования или взвешиванием только мелких частиц. Или вызвано тем, что повторно взвешенный вулканический пепел обычно сопровождается более старой пылью, так что его уникальный размер распределения не наблюдается в смеси аэрозольных материалов.
Дышать стеклом
Когда вулканический пепел перестает содержать вулканические соли, образовавшиеся во время извержения, угрозу для здоровья людей становится такой же, как и основная масса исландской пыли. Вулканический пепел и основной объем исландского поверхностного материала отличаются по составу тем, что в вулканическом пепле содержится больше стекла (>50% по сравнению с 5-30%).
Такое высокое содержание стекла опасно для авиации из-за его более низкой температуры плавления во время извержений и при повторном взвешивании в высоких концентрациях.
В поверхностных слоях грунта основных источников пыли Исландии в течение четырех лет после извержений обнаруживается мало вулканического пепла.
Это означает, что пыль из Исландии имеет те же риски, что и из невулканических источников, таких как Сахара, за исключением того, что меньшая концентрация типичной исландской пыльной бури сделает ее менее опасной.
Причина, по которой на поверхности сохраняется мало вулканического пепла, заключается в частой ветреной погоде. Отложения золы быстро выдуваются или попадают в почву.
В настоящее время не полностью известно, когда вулканический пепел выдувается или интегрируется в уже существующий поверхностный материал с высоким разрешением.
Согласно результатам долгосрочного исследования последствий извержений вулканов и краткосрочных условий, необходимых для регенерации взвеси недавно образовавшегося вулканического пепла, этот процесс, как выясняется, занимает от одного месяца до двух лет.