Hot science from a volcanic crisis

FONTE: NATURENEWS

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A erupção do Monte St. Helens, em 1980, deixou uma marca indelével no campo da vulcanologia. relatórios Janet Fang.

Janet Fang
Uma vez que a avalanche que uncorked Mount St. Helens, erupções reconstruída parte do volcano.USGS / J. Pallister

Trinta anos atrás, esta semana, o Monte St. Helens no estado de Washington estava inchado a ponto de explosão. O flanco norte da montanha estava cheia de ida a uma taxa de mais de um metro por dia, construído no interior do magma. Até 18 de Maio de 1980, o vulcão poderia suportar a pressão não. O lado de St Helens entrou em colapso em um imenso deslizamento de terra, desencadeando a maior erupção explosiva no E.U. história.

Uma avalanche de rock correu 22 quilômetros em declive, enquanto uma nuvem de detritos tiro 25 quilômetros em direção ao céu, perfurando na estratosfera. A erupção matou 57 pessoas perto do vulcão e cobriu 10 estados, com uma camada de cinzas.

No meio de toda a destruição, no entanto, estimulou o interesse pela explosão sem precedentes de erupções e provocou muitas carreiras em vulcanologia. Não desde que a aniquilação de Pompéia pelo Vesúvio, em Itália, um evento vulcânico ganhou tanta atenção dos cientistas e funcionários públicos. Depois de St Helens explodiu, o governo E.U. impulsionou o financiamento da investigação nesta área por mais de um fator de 10, abriu observatórios novo vulcão, e dentro de alguns anos desenvolveu um programa internacional para responder a crises vulcânicas ao redor do mundo (ver 'A explosão do passado ").

"Uma geração inteira de vulcanólogos vieram desse período."


"St Helens explodiu de uma forma muito fotogênico perto de uma grande cidade americana e causou dezenas de mortos, milhões de dólares de destruição, e as histórias incrivelmente violento e fotos", diz o geólogo Jonathan Fink Universidade Estadual do Arizona em Tempe. "Era impossível de ignorar." Com o aumento do financiamento e novas oportunidades de investigação, "uma geração inteira de vulcanólogos vieram desse período", diz ele. Então fiz uma nova compreensão do vulcanismo explosivo e como a previsão de que - ferramentas que ajudaram a salvar milhares de vidas ao longo das décadas de intervenção.

Um dos que se juntou ao campo, em seguida, foi John Pallister, agora chefe do Programa de Assistência a Desastres no vulcão, que faz parte da Geological E.U. Survey (USGS). No momento da explosão, ele era um estudante de pós-graduação na Universidade da Califórnia em Santa Barbara, trabalhando em um projeto em Omã olhando para a crosta eo manto do oceano. "Todo mundo no mundo geológico virou a cabeça e ouviu a notícia todos os dias e pensei, 'Eu certamente gostaria de entender o que aconteceu."

Clique para aumentar version.B. MARQUEZ AP PHOTO /

Monte St. Helens fornecido "um acesso sem precedentes a um" vulcão em erupção, diz Cynthia Gardner, cientista encarregado no Cascades Volcano Observatory, em Vancouver, Washington. Em 1980, Gardner tinha acabado de começar com o USGS em Denver, Colorado, em um escritório que também abriga o vulcão grupo perigos. "Você pode ver que o interior de um vulcão parecia - era revolucionária", diz Gardner.

Um dos maiores insights para vulcanólogos lateral foi a explosão que ocorreu quando o deslizamento unroofed cúpula do vulcão magma altamente pressurizados. Antes que a erupção, os cientistas nunca haviam presenciado a violência de uma erupção para os lados, que fundiu as árvores suficientes para construir 300 mil casas com dois quartos. Monte St. Helens mostrou de maneira dramática como os vulcões podem se tornar instáveis e desmoronar.

Como vulcanólogos escolhido entre os escombros, eles identificaram distintivo colinas arredondadas ou hummocks, deixado para trás pela avalanche que começou a erupção. Os pesquisadores perceberam que depósitos semelhantes em outros lugares hummocky deve ter se formado da mesma maneira, quando os flancos de um vulcão desabou. Desde 1980, vulcanólogos ter encontrado pelo menos 200 depósitos similares em todo o mundo, tais como aqueles no Monte Galunggung na Indonésia e na Unzen e Bandai no Japão. "Foi a aha 'ouvida em todo o mundo", diz Gardner.

Além disso, a explosão lateral esquerda um tipo magro, mas característica do depósito que os geólogos também avistadas. Tais depósitos servem como um sinal de alerta que um vulcão já dirigiu sua energia para o lado: na Lokon na Indonésia, por exemplo, uma série de depósitos surge fina clued cientistas para o perigo para as aldeias vizinhas.

O St Helens erupção conhecimentos avançados sobre vulcões em muitas disciplinas, mas petrologia e sismologia mais beneficiado. Permitiu petrologists decifrar 'encanamento vulcão ", usando o rock surgiu para determinar a profundidade e temperatura do reservatório de magma e rapidez magma subiu para a superfície. E a partir dos 10.000 ou mais terremotos que sacudiram St Helens, antes da erupção, os sismólogos identificados padrões específicos sísmicos que podem ajudar a prever erupções.
Explosão em financiamento

Em 1979, o financiamento do Volcano Hazards Program USGS foi inferior E.U. $ 1 milhão, quase todos os que passaram para os estudos dos vulcões havaianos. No orçamento federal para 1981, o apoio ao programa saltou para US $ 12,6 milhões. O USGS estabeleceu o Cascades Volcano Observatory para monitorar St Helens e montanhas próximas. Posteriormente, as instituições da agência local e instituir observatórios no Alasca e em Long Valley, na Califórnia, bem como um para monitorar a atividade na região do Parque Nacional de Yellowstone. Financiamento se manteve relativamente estável até a erupção Monte Redoubt, no Alasca, em 1989, que trouxe total de dotações até cerca de US $ 16 milhões.

Atualmente, o programa recebe cerca de US $ 24 milhões. Mas, ajustada pela inflação, o financiamento global manteve-se estável desde 1991. Fink, que presidiu uma revisão do Conselho Nacional de Pesquisa do programa em 2000, observa que o apoio à investigação vulcão aumenta abruptamente logo após uma catástrofe, então recusa-se a um nível constante, menor até que o próximo evento. "O montante do aumento temporário tende a escala com o número de mortes ou o total de dólares de destruição ou a cobertura da mídia", acrescenta.

Cinco anos após o evento St Helens, lama de uma pequena erupção do Nevado del Ruiz, na Colômbia matou 23 mil pessoas. As mortes e as perdas econômicas das duas erupções levaram o USGS e da Agência para o Desenvolvimento Internacional E.U. para criar o Programa de Assistência a Desastres no vulcão, em 1986, para ajudar os países estrangeiros previsão de erupções. Trabalho por esse programa e outros durante a erupção de 1991 do Monte Pinatubo, nas Filipinas, levaram a um aviso prévio que permitiu que as equipes de resposta a crises, para retirar dezenas de milhares de pessoas.

A erupção de 1980 não foi a primeira vez que o Monte St. Helens tinha perdido o seu início. Cerca de 2.500 anos atrás, o vulcão entrou em colapso em outra falha do flanco, e depois reconstruída em si sobre os seguintes 150 anos. Um padrão similar pode estar ocorrendo hoje. Em setembro de 2004, o magma que tinha demorado underground desde os anos 1980 começou em erupção, formando uma nova cúpula dentro da cratera da montanha. A série de erupções edifício cúpula continuou até janeiro de 2008, a reconstrução de cerca de 7% do que foi perdido em 1980. É provável que mais erupções pequenas continuarão a reconstruir a cúpula nas próximas décadas, de acordo com Gardner, acrescentando que não haverá provavelmente uma outra explosão ou colapso do flanco lateral até a cúpula tem re-formado.

Um relatório de 2005 do USGS classificou o 169 vulcões E.U. por seus níveis de ameaça e capacidades de monitoramento. St Helens, que estava em erupção no momento, é o segundo, depois de Kilauea, no Havaí. Uma das outras montanhas nos cinco primeiros lugares é o Monte Hood, em Oregon, que tem mais de 50 pequenos terremotos no ano passado.

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Jay Wilson, coordenador de mitigação de risco para Clackamas County Mount Hood, onde dorme, era um estudante da High School, em Birmingham, Alabama, em 1980, que pegou o bug do evento vulcão St Helens. Três semanas atrás, Wilson juntou geólogos USGS breve aos membros do Congresso sobre os riscos do vulcão. Eles também foram ganhando apoio para um projeto de lei recentemente apresentado, que pede por US $ 15 milhões anualmente para um vulcão Nacional de Alerta Precoce e monitoramento do sistema. Tal projeto seria ampliar os esforços já existentes que monitoram apenas alguns vulcões manter abas em todos os vulcões ativos E.U. que representam um risco para as pessoas.

Esse tipo de trabalho vai exigir sangue novo em campo vulcanologia. Enquanto os investigadores marca o trigésimo aniversário da erupção St Helens, muitos dos que estudaram o vulcão está chegando ao fim de suas carreiras. Frederick Swanson, um geólogo com os E.U. Pacific Forest Service's Northwest Research Station, em Corvallis, Oregon, apressaram-se a Washington em 1980 e excursionou St Helens de helicóptero para estudar os efeitos do deslizamento de. Agora ele está contemplando a aposentadoria. "Temos um rico legado de informações a partir de 30 anos de pesquisa do vulcão", diz ele. "Estamos ansiosos para continuar os estudos, bem como acender novas."

The eruption of Mount St Helens in 1980 left an indelible mark on the field of volcanology. Janet Fang reports.

Janet Fang

Since the avalanche that uncorked Mount St Helens, eruptions have rebuilt part of the volcano.USGS/J. PALLISTER

Thirty years ago this week, Mount St Helens in Washington state was swollen to bursting point. The northern flank of the mountain was bulging outward at a rate of more than one metre per day as magma built up inside. By 18 May 1980, the volcano could withstand the pressure no longer. The side of St Helens collapsed in an immense landslide, unleashing the largest explosive eruption in US recorded history.

An avalanche of rock raced 22 kilometres downhill while a plume of debris shot 25 kilometres skyward, punching into the stratosphere. The eruption killed 57 people near the volcano and blanketed 10 states with a layer of ash.

Amid all the destruction, however, the blast stimulated unheralded interest in eruptions and sparked many careers in volcanology. Not since the annihilation of Pompeii by Mount Vesuvius in Italy had a volcanic event garnered so much attention from scientists and public officials. After St Helens blew, the US government boosted funding for research in this area by more than a factor of 10, opened up new volcano observatories, and within a few years developed an international programme to respond to volcanic crises around the world (see 'A blast from the past').

“A whole generation of volcanologists came out of that period.”

"St Helens blew up in a very photogenic way near a major American city and caused dozens of fatalities, millions of dollars of destruction, and incredibly violent stories and pictures," says geologist Jonathan Fink from Arizona State University in Tempe. "It was impossible to ignore." With increased funding and new research opportunities, "a whole generation of volcanologists came out of that period", he says. So did a new understanding of explosive volcanism and how to forecast it — tools that have helped save thousands of lives over the intervening decades.

One of those who joined the field then was John Pallister, now chief of the Volcano Disaster Assistance Program, which is part of the US Geological Survey (USGS). At the time of the explosion, he was a graduate student at the University of California, Santa Barbara, working on a project in Oman looking at the ocean crust and mantle. "Everybody in the geological world turned their heads and listened to the news every day and thought, 'I sure would like to understand what happened'."

Click for a larger version.B. MARQUEZ/AP PHOTO

Mount St Helens provided "unprecedented access to an erupting volcano", says Cynthia Gardner, scientist-in-charge at the Cascades Volcano Observatory in Vancouver, Washington. In 1980, Gardner had just started with the USGS in Denver, Colorado, in an office that also housed the volcano hazards group. "You could see what the inside of a volcano looked like — it was revolutionary," says Gardner.

One of the biggest insights for volcanologists was the lateral blast that occurred when the landslide unroofed the volcano's highly pressurized magma dome. Before that eruption, scientists had never witnessed the violence of a sideways eruption, which blew down enough trees to build 300,000 two-bedroom homes. Mount St Helens showed in dramatic fashion how volcanoes can grow unstable and fall apart.

As volcanologists picked through the debris, they identified distinctive rounded knolls, or hummocks, left behind by the avalanche that started the eruption. Researchers realized that similar hummocky deposits elsewhere must have formed in the same way, when the flank of a volcano collapsed. Since 1980, volcanologists have found at least 200 similar deposits worldwide, such as those at Mount Galunggung in Indonesia and at Unzen and Bandai in Japan. "It was the 'aha' heard around the world," Gardner says.

Furthermore, the lateral blast left a thin but characteristic type of deposit that geologists have also spotted elsewhere. Such deposits serve as a warning sign that a volcano has previously directed its energy sideways: at Lokon in Indonesia, for example, a series of thin surge deposits clued scientists in to the hazard for nearby villages.

The St Helens eruption advanced knowledge about volcanoes in many disciplines, but petrology and seismology benefited most. It allowed petrologists to decipher 'volcano plumbing', by using the erupted rock to determine the depth and temperature of the magma reservoir and how quickly magma rose to the surface. And from the 10,000 or more earthquakes that shook St Helens before the eruption, seismologists identified specific seismic patterns that can help to predict eruptions.

Explosion in funding

In 1979, funding for the USGS Volcano Hazards Program was less than US$1 million, nearly all of which went towards studies of Hawaiian volcanoes. In the federal budget for 1981, support for the programme jumped to $12.6 million. The USGS established the Cascades Volcano Observatory to monitor St Helens and nearby mountains. Later, the agency and local institutions set up observatories in Alaska and at Long Valley in California, as well as one to monitor activity in the Yellowstone National Park region. Funding remained fairly steady until the Mount Redoubt eruption in Alaska in 1989, which brought total appropriations up to about $16 million.

Currently, the programme receives around $24 million. But, adjusted for inflation, overall funding has remained flat since 1991. Fink, who chaired a National Research Council review of the programme in 2000, observes that support for volcano research increases steeply right after a calamity, then declines to a steady, lower level until the next event. "The amount of the temporary increase tends to scale with the number of deaths or the total dollars of destruction or the media coverage," he adds.

Five years after the St Helens event, mudflows from a small eruption of Nevado del Ruiz in Colombia killed 23,000 people. The fatalities and economic losses from the two eruptions prompted the USGS and the US Agency for International Development to create the Volcano Disaster Assistance Program in 1986 to help foreign countries forecast eruptions. Work by that programme and others during the 1991 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines led to an early warning that allowed crisis-response teams to evacuate tens of thousands of people.

The 1980 eruption was not the first time Mount St Helens had lost its top. About 2,500 years ago, the volcano collapsed in another flank failure, and then rebuilt itself over the following 150 years. A similar pattern may be occurring today. In September 2004, magma that had lingered underground since the 1980s began erupting and forming a new dome inside the mountain's crater. The series of dome-building eruptions continued until January 2008, reconstructing about 7% of what was lost in 1980. It is likely that more small eruptions will continue to rebuild the dome over the coming decades, according to Gardner, who adds that there will probably not be another flank collapse or lateral blast until the summit has re-formed.

A 2005 USGS report ranked the 169 US volcanoes by their threat levels and monitoring capabilities. St Helens, which was erupting at the time, is second, after Kilauea in Hawaii. One of the other mountains in the top five is Mount Hood in Oregon, which has had more than 50 small earthquakes in the past year.

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Jay Wilson, a hazard-mitigation coordinator for Clackamas County where Mount Hood sleeps, was a high-school student in Birmingham, Alabama, in 1980, who caught the volcano bug from the St Helens event. Three weeks ago, Wilson joined USGS geologists to brief members of Congress on volcano risks. They were also garnering support for a recently introduced bill, which asks for $15 million annually for a National Volcano Early Warning and Monitoring System. Such a project would expand existing efforts that monitor only a few volcanoes to keep tabs on all active US volcanoes that pose a risk to people.

That kind of work will require new blood in the volcanology field. As researchers mark the thirtieth anniversary of the St Helens eruption, many who studied the volcano are nearing the end of their careers. Frederick Swanson, a geologist with the US Forest Service's Pacific Northwest Research Station in Corvallis, Oregon, rushed to Washington in 1980 and toured St Helens by helicopter to study the landslide's effects. Now he's contemplating retirement. "We have a rich legacy of information from 30 years of volcano research," he says. "We're keen to continue studies, as well as ignite new ones."