Isi
- Apa itu abu vulkanik?
- Properti Abu Vulkanik
- Erupsi Abu dan Kolom Abu
- Ash Plume, Ashfalls, dan Ash Fields
- Dampak Abu Vulkanik
- Dampak terhadap Kesehatan Manusia:
- Dampak terhadap Pertanian:
- Dampak terhadap Bangunan:
- Dampak pada Peralatan:
- Dampak pada Komunikasi:
- Dampak pada Fasilitas Pembangkit Listrik:
- Dampak pada Transportasi Darat:
- Dampak pada Transportasi Udara:
- Dampak pada Sistem Pasokan Air:
- Dampak pada Sistem Air Limbah:
- Merencanakan Abu Vulkanik
Bulu abu vulkanik dari Cleveland Volcano, yang terletak di Pulau Chuginadak di Rantai Pulau Aleut di lepas Alaska. Gambar NASA diambil oleh Jeff Williams, Insinyur Penerbangan, dari Stasiun Luar Angkasa Internasional. Gambar lebih besar.
Apa itu abu vulkanik?
Abu vulkanik terdiri dari partikel-partikel batuan beku yang berukuran serbuk sampai pasir yang diterbangkan ke udara oleh gunung berapi yang meletus. Istilah ini digunakan untuk material saat berada di udara, setelah jatuh ke tanah, dan kadang-kadang setelah itu telah diamplas menjadi batuan. Istilah "debu vulkanik" dan "abu vulkanik" keduanya digunakan untuk bahan yang sama; namun, "debu vulkanik" lebih tepat digunakan untuk material ukuran bubuk.
Abu vulkanik dari Mount St. Helens, letusan 1980. Gambar USGS, D.E. Wieprecht. Gambar lebih besar.
Partikel abu vulkanik dilihat dengan mikroskop elektron pemindaian. Gambar USGS oleh A.M. Sarna-Wojcicki. Gambar lebih besar.
Properti Abu Vulkanik
Sepintas, abu vulkanik terlihat seperti bubuk yang lembut dan tidak berbahaya. Sebagai gantinya, abu vulkanik adalah material batu dengan kekerasan sekitar 5+ pada Skala Kekerasan Mohs. Ini terdiri dari partikel berbentuk tidak teratur dengan tepi tajam, bergerigi (lihat tampilan mikroskopis). Gabungkan kekerasan tinggi dengan bentuk partikel yang tidak beraturan, dan abu vulkanik bisa menjadi bahan abrasif. Ini memberikan partikel-partikel kecil ini kemampuan untuk merusak jendela pesawat, menjadi iritasi mata, menyebabkan keausan yang tidak biasa pada bagian peralatan yang bergerak yang bersentuhan dengan mereka, dan menyebabkan banyak masalah lain yang dibahas di bawah ini di bagian "Dampak abu vulkanik".
Partikel abu vulkanik berukuran sangat kecil dan memiliki struktur vesikular dengan banyak rongga. Ini memberi mereka kerapatan yang relatif rendah untuk material batuan. Kepadatan rendah ini, dikombinasikan dengan ukuran partikel yang sangat kecil, memungkinkan abu vulkanik untuk dibawa tinggi ke atmosfer oleh letusan dan dibawa jarak jauh oleh angin. Abu vulkanik dapat menyebabkan masalah jarak jauh dari gunung berapi yang meletus.
Partikel abu vulkanik tidak larut dalam air. Ketika mereka menjadi basah, mereka membentuk lumpur atau lumpur yang bisa membuat jalan raya dan landasan pacu licin. Abu vulkanik basah dapat mengering menjadi massa padat seperti beton. Ini memungkinkannya untuk menyumbat saluran pembuangan badai dan menempel di bulu binatang yang berada di tempat terbuka ketika abu jatuh bersamaan dengan hujan.
Kolom abu vulkanik: Kolom erupsi Gunung St. Helens pada 18 Mei 1980. Pelepasan eksplosif ini menghasilkan kolom panas naik tephra, gas vulkanik, dan udara yang ditinggikan yang naik ke ketinggian 22 kilometer dalam waktu kurang dari sepuluh menit. Angin kencang membawa abu ke timur sekitar 100 kilometer per jam. Dalam waktu kurang dari empat jam, abu jatuh di kota Spokane sekitar 400 kilometer jauhnya, dan dua minggu kemudian awan letusan telah mengelilingi bumi. Gambar USGS oleh A. Post.
Erupsi Abu dan Kolom Abu
Beberapa magma mengandung sejumlah besar gas terlarut di bawah tekanan yang sangat tinggi. Ketika terjadi letusan, tekanan yang membatasi pada gas-gas ini tiba-tiba dilepaskan dan mereka berkembang dengan cepat, mengalir dari lubang vulkanik dan membawa sedikit magma bersamanya. Air tanah dekat ruang magma dapat disembur menjadi uap dengan hasil yang sama. Ini adalah sumber partikel abu untuk beberapa letusan. Sejumlah besar gas panas, yang keluar, yang mengalir deras dari lubang angin dapat mendorong kolom letusan abu dan gas panas tinggi ke udara.
Gambar yang menyertai menunjukkan sebagian dari kolom abu yang dihasilkan oleh letusan Gunung St. Helens pada Mei 1980. Dalam letusan itu, pelepasan gas-gas vulkanik panas ke atmosfer menghasilkan kolom tephra yang naik, gas-gas vulkanik dan udara yang masuk yang naik ke ketinggian 22 kilometer dalam waktu kurang dari sepuluh menit. Kemudian, angin kencang membawa abu ke timur sekitar 100 kilometer per jam. Dalam waktu kurang dari empat jam, abu jatuh di kota Spokane sekitar 400 kilometer jauhnya dari lubang angin. Dua minggu kemudian, debu dari letusan telah terjadi di sekitar Bumi.
Letusan Gunung St. Helens luar biasa dalam ukuran dan intensitasnya. Pelepasan abu yang lebih khas ditunjukkan pada gambar di bagian atas halaman ini. Dalam gambar itu, Gunung Api Cleveland, yang terletak di Pulau Chuginadak di Rantai Pulau Aleutian Alaska, melepaskan bulu abu kecil yang dalam beberapa menit terlepas dari gunung berapi dan terbawa angin.
Peta abu vulkanik: Peta yang menunjukkan distribusi geografis di Amerika Serikat dari kejatuhan abu dari letusan Gunung St. Helens tanggal 18 Mei 1980. Gambar USGS. Peta yang lebih besar.
Ketebalan abu: Endapan abu umumnya tebal dan kasar dalam ukuran partikel di dekat gunung berapi. Namun, pada jarak setoran semakin tipis dan halus.
Membanggakan abu: Segumpal abu panjang dari Chaitén Volcano di Chili selatan diterbangkan melintasi benua. Gambar lebih besar.
Ash Plume, Ashfalls, dan Ash Fields
Begitu abu dilepaskan ke udara oleh gunung berapi, angin memiliki peluang untuk memindahkannya. Gerakan ini, bersama dengan turbulensi udara, berfungsi untuk mendistribusikan abu yang menggantung di area yang luas. Awan abu yang digerakkan oleh angin ini dikenal sebagai gumpalan abu. Gambar di bawah ini menunjukkan bulu abu yang dihasilkan oleh letusan Gunung Api Chaitén di Chili selatan pada 3 Mei 2008. Bulu-bulu ini dimulai di Chili, melintasi Argentina dan memanjang ratusan kilometer di atas Samudera Atlantik, menyebar saat ia bergerak.
Ketika gumpalan abu bergerak menjauh dari lubang vulkanik, ia tidak lagi memiliki dorongan untuk melepaskan gas untuk mendukungnya. Partikel abu yang tidak didukung mulai rontok. Partikel abu terbesar jatuh lebih dulu dan partikel yang lebih kecil tetap tersuspensi lebih lama. Ini dapat menghasilkan endapan abu di tanah di bawah bulu abu. Endapan abu ini umumnya paling tebal di dekat ventilasi dan tipis dengan jarak. Peta yang menunjukkan distribusi abu dari letusan Gunung St. Helens pada tanggal 18 Mei 1980 diperlihatkan di halaman ini.
Bidang abu adalah area geografis di mana tanah telah diselimuti oleh kejatuhan bulu abu. Gambar di bawah ini menunjukkan lapangan abu di sebelah timur Gunung Berapi Chaiten di Chili selatan mulai Mei 2008. Penutupan abu berwarna abu jelas terlihat.
Bidang abu: Ladang abu di timur Chaitén Volcano dari Mei, 2008. Gambar yang lebih besar.
Dampak Abu Vulkanik
Abu vulkanik menghadirkan banyak bahaya bagi manusia, properti, mesin, komunitas, dan lingkungan. Beberapa di antaranya dirinci di bawah ini.
Dampak terhadap Kesehatan Manusia:
Orang yang terpapar abu atau tinggal di lingkungan berdebu setelah hujan abu dapat mengalami sejumlah masalah. Masalah pernapasan termasuk iritasi hidung dan tenggorokan, batuk, penyakit seperti bronkitis dan ketidaknyamanan saat bernapas. Ini dapat dikurangi dengan penggunaan masker debu efisiensi tinggi, tetapi paparan abu harus dihindari jika memungkinkan.
Masalah jangka panjang mungkin termasuk pengembangan penyakit yang dikenal sebagai "silikosis" jika abu memiliki kandungan silika yang signifikan. Institut Nasional Keselamatan dan Kesehatan Kerja AS merekomendasikan jenis masker khusus bagi mereka yang terpapar abu vulkanik. Siapa pun yang sudah menderita masalah seperti bronkitis, emfisema, atau asma harus menghindari paparan.
Abu vulkanik kering dapat menempel pada mata manusia yang lembab, dan partikel-partikel abu kecil dengan cepat menyebabkan iritasi mata. Masalah ini paling parah di antara orang yang memakai lensa kontak. Beberapa iritasi kulit dilaporkan oleh orang-orang di daerah abu; Namun, jumlah kasus dan tingkat keparahannya rendah.
Novarupta ashfall: Citra satelit lanskap di sekitar Gunung Berapi Novarupta dengan kontur abu dan daerah aliran piroklastik letusan 1912 yang ditampilkan sebagai garis berwarna. Citra satelit oleh J. Allen (NASA) menggunakan data dari University of Marylands Global Land Cover Facility. Kartografi oleh B. Cole,. Gambar lebih besar.
Dampak terhadap Pertanian:
Ternak menderita masalah mata dan pernapasan yang sama seperti yang dijelaskan di atas untuk manusia. Hewan yang makan dengan cara merumput bisa menjadi tidak bisa makan jika abu menutupi sumber makanan mereka. Mereka yang makan dari sumber makanan yang tertutup abu sering menderita sejumlah penyakit. Peternak di daerah abu mungkin perlu menyediakan pakan tambahan untuk hewan mereka, mengevakuasi mereka, atau mengirim mereka ke pembantaian dini.
Curah hujan hanya beberapa milimeter biasanya tidak menyebabkan kerusakan parah pada padang rumput dan tanaman. Namun, akumulasi abu yang lebih tebal dapat merusak atau membunuh tanaman dan padang rumput. Akumulasi yang tebal dapat merusak tanah dengan membunuh mikrofit dan menghalangi masuknya oksigen dan air. Ini dapat menghasilkan kondisi tanah yang steril.
Kerusakan akibat abu vulkanik: Bangunan rusak oleh hujan abu basah. Gambar USGS. Gambar lebih besar.
Abu vulkanik: Video USGS menjelaskan dampak abu vulkanik pada lalu lintas udara.
Dampak terhadap Bangunan:
Abu kering memiliki berat sekitar sepuluh kali kepadatan salju segar. Hujan abu yang tebal di atap sebuah bangunan dapat membebani dan menyebabkannya runtuh (lihat gambar). Sebagian besar bangunan tidak dirancang untuk menopang bobot tambahan ini.
Segera setelah hujan lebat, salah satu pekerjaan prioritas adalah membersihkan abu dari atap bangunan. Jika hujan turun sebelum abu dihilangkan, hujan dapat diserap oleh abu dan menambah beratnya. Abu basah dapat memiliki kepadatan dua puluh kali lipat salju segar.
Abu vulkanik dapat mengisi selokan pada bangunan dan menyumbat downspouts. Abu saja bisa sangat berat, dan jika menjadi basah karena hujan, beratnya akan sering menarik talang dari rumah. Abu dalam kombinasi dengan air dapat merusak material atap logam. Abu basah juga merupakan konduktor, dan ketika terakumulasi di sekitar elemen listrik eksternal suatu bangunan, itu dapat menyebabkan cedera serius atau kerusakan.
Pendingin udara dan sistem penanganan udara dapat gagal atau rusak jika filternya tersumbat atau ventilasi tertutup oleh abu vulkanik. Komponen bergerak pada peralatan bisa aus dengan cepat jika ada abu abrasif.
Dampak pada Peralatan:
Abu dan debu halus dapat menyusup ke bangunan dan menyebabkan masalah dengan peralatan. Abu abrasif dapat menghasilkan keausan yang tidak biasa pada bagian yang bergerak dalam motor listrik. Penyedot debu, tungku, dan sistem komputer sangat rentan karena mereka memproses banyak udara.
Kegelapan karena abu vulkanik: Abu di udara dapat menghalangi sinar matahari dan membuat area di bawah abu menjadi gelap di tengah hari. Gunung berapi Soufriere Hills, gambar dari tahun 1997. Gambar USGS. Gambar lebih besar.
Dampak pada Komunikasi:
Abu vulkanik dapat memiliki muatan listrik yang mengganggu gelombang radio dan siaran lainnya yang ditransmisikan melalui udara. Peralatan radio, telepon, dan GPS mungkin tidak dapat mengirim atau menerima sinyal dengan gunung berapi di dekatnya. Abu juga dapat merusak fasilitas fisik seperti kabel, menara, bangunan dan peralatan yang diperlukan untuk mendukung komunikasi.
Dampak pada Fasilitas Pembangkit Listrik:
Abu vulkanik dapat menyebabkan penutupan fasilitas pembangkit listrik. Fasilitas ini terkadang dimatikan untuk menghindari kerusakan akibat abu. Mereka dapat tetap turun sampai abu telah dihilangkan. Ini melindungi peralatan penting dari kegagalan tetapi mengganggu layanan listrik untuk jutaan orang.
Abu vulkanik pada mobil di Pangkalan Udara Clark di Filipina setelah letusan Gunung Pinatubo tahun 1991. Tempat parkir ini terletak sekitar 25 kilometer sebelah timur dari letusan dan menerima sekitar 9 sentimeter abu. Gambar USGS oleh R.P. Hoblitt. Gambar lebih besar.
Dampak pada Transportasi Darat:
Dampak awal pada transportasi adalah batas visibilitas. Abu mengisi udara dan menghalangi sinar matahari. Ini bisa menjadi gelap seperti malam di tengah hari. Abu juga menutupi marka jalan. Hanya satu milimeter abu dapat mengaburkan pusat dan garis dasar jalan raya.
Dampak lainnya adalah pada mobil. Mereka memproses sejumlah besar udara yang akan mengandung debu dan abu vulkanik. Ini awalnya ditangkap oleh filter udara, tetapi dapat dengan cepat kewalahan. Kemudian debu abrasif masuk ke mesin untuk merusak bagian-bagian mesin yang hati-hati dan menyumbat lubang kecil.
Abu vulkanik menumpuk di kaca depan mobil, menciptakan kebutuhan untuk menggunakan wiper. Jika wiper digunakan, abu abrasif antara kaca depan dan wiper dapat menggores jendela, terkadang menghasilkan permukaan buram yang tidak mungkin dilihat.
Debu dan abu vulkanik yang menutupi jalan dapat menyebabkan hilangnya traksi. Jika jalanan basah, abu kering berubah menjadi lumpur yang sangat licin. Jalan dan jalan harus disekop seolah salju yang tidak mencair telah jatuh.
Lapisan abu-abu di Filipina: A) Bagian di jembatan Sungai Santo Tomas di utara San Narciso, Zambales; 32 km sebelah barat dari ventilasi. Lapisan A adalah 8 mm abu seukuran pasir; lapisan B adalah 4 mm sebagian besar abu halus. Perhatikan gradasi normal lapisan C yang rendah dan clasts kasar yang tersebar di permukaan endapan.
B) Endapan jatuh Tephra di jalan yang tidak diperbaiki di sepanjang Sungai Marella 10,5 km barat daya ventilasi. Lapisan A, sekitar 4 cm, terdiri dari abu kasar dan lapili halus; lapisan B terdiri dari beberapa lapisan tipis abu; lapisan C setebal 33 cm dan merupakan bagian paling tebal dari endapan batu apung klimaks yang belum ditemukan. Perhatikan gradasi normal secara keseluruhan, tetapi apung 2 cm di sebelah kiri atas. Lapisan D terdiri dari dua lapisan abu halus setebal 3 hingga 4 cm yang dipisahkan oleh lapisan abu batu apung yang dikerjakan ulang.
C) Deposit Tephra di jalan yang tidak diperbaiki sekitar 9 km tenggara ventilasi, sisi utara Sungai Gumain. Lapisan B adalah 23 cm tebal dan terdiri dari berbagai lapisan abu bertingkat; lapisan C adalah 31 cm tebal dan memiliki dua zona di bagian bawah dengan lapisan abu halus kecil.
D) Bagian di mulut ngarai Sungai Pasig sekitar 15 km sebelah timur dari lubang angin. Tebal lapisan B 10 cm dan tebal lapisan C sekitar 18 cm; perhatikan zona kaya abu yang menonjol karena peningkatan keterpaduan. Gambar USGS oleh W.E. Scott dan J.J. Utama. Gambar lebih besar.
Dampak pada Transportasi Udara:
Mesin jet modern memproses udara dalam jumlah besar. Mereka menarik udara ke bagian depan mesin dan mengeluarkannya dari belakang. Jika abu vulkanik ditarik ke dalam mesin jet, maka bisa dipanaskan hingga suhu yang lebih tinggi dari suhu leleh abu. Abu dapat meleleh di dalam mesin, dan produk yang lengket lembut dapat menempel di bagian dalam mesin. Ini membatasi aliran udara melalui mesin dan menambah bobot pada pesawat.
Abu vulkanik telah menyebabkan kerusakan mesin pada beberapa pesawat. Untungnya pilot dapat mendarat dengan aman dengan mesin yang tersisa. Saat ini, gunung berapi dimonitor untuk tanda-tanda erupsi, dan pesawat diarahkan di sekitar daerah yang mungkin mengandung abu udara.
Abu vulkanik yang melayang di udara dapat memiliki efek abrasif pada pesawat yang terbang melewatinya dengan kecepatan ratusan kilometer per jam. Pada kecepatan ini, partikel abu yang berdampak pada kaca depan dapat memecah permukaan menjadi lapisan buram yang mengaburkan pandangan pilot. Sandblasting juga dapat menghilangkan cat dan lubang logam di hidung dan di ujung sayap terkemuka dan peralatan navigasi.
Di bandara, masalah yang sama ditemui pada landasan pacu seperti terlihat di jalan. Tanda-tanda di landasan pacu dapat ditutup dengan abu. Pesawat bisa kehilangan traksi saat mendarat dan tinggal landas. Dan, abu harus dihilangkan sebelum operasi kembali normal.
Organisasi Penerbangan Sipil Internasional mengakui perlunya untuk memberi informasi kepada pilot dan pengawas lalu lintas udara tentang bahaya vulkanik. Untuk melakukan itu mereka bekerja dengan lembaga pemerintah untuk mendirikan beberapa Pusat Penasihat Abu Vulkanik. Pusat-pusat ini memantau aktivitas gunung berapi dan melaporkan bulu abu di area pemantauan mereka.
Abu vulkanik: Video USGS menjelaskan dampak abu vulkanik pada lalu lintas udara.
Dampak pada Sistem Pasokan Air:
Sistem pasokan air dapat dipengaruhi oleh hujan. Di mana masyarakat menggunakan pasokan air terbuka seperti sungai, waduk atau danau, abu yang jatuh akan menjadi bahan tersuspensi dalam pasokan air yang harus disaring sebelum digunakan. Mengolah air dengan abu abrasif yang ditangguhkan dapat merusak pompa dan peralatan filtrasi.
Abu juga dapat menyebabkan perubahan sementara dalam kimia air. Abu yang bersentuhan dengan air dapat menurunkan pH dan meningkatkan konsentrasi ion yang larut dari bahan abu. Ini termasuk: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F, dan banyak lainnya.
Dampak pada Sistem Air Limbah:
Abu yang jatuh di jalan-jalan kota akan segera memasuki sistem saluran pembuangan badai. Jika air selokan sarat abu diproses, abu yang ditangguhkan dapat membebani peralatan dan filter dan menyebabkan kerusakan pada pompa dan katup. Itu juga menjadi masalah pembuangan. Lumpur atau lumpur abu bisa mengeras menjadi bahan yang mirip dengan beton.
Merencanakan Abu Vulkanik
Masyarakat yang berlokasi di dekat atau di bawah angin gunung berapi dengan potensi menghasilkan erupsi abu harus mempertimbangkan potensi dampak abu vulkanik dan merencanakan cara untuk menghadapinya dan meminimalkan dampaknya. Jauh lebih mudah untuk dididik tentang suatu masalah dan mengambil tindakan di muka daripada menghadapi masalah besar tanpa peringatan.