«В этой статье представлена модель облака пепла, если ветер дует мимо извержения заданного размера», — сказал Питер Бейнс, ученый из Мельбурнского университета в Австралии, проводивший исследование. Он опубликовал свою работу в журнале Physics of Fluids.Извержения вулканов — это пример того, что Бейнс называет «вторжением». Другие примеры включают выхлопные газы из дымохода, сточные воды, стекающие в океан, и разлив нефти под водой во время катастрофы Deepwater Horizon в 2010 году.
Во всех этих случаях жидкость поднимается в стратифицированную по плотности среду, такую как атмосфера или океан. По мере того, как жидкость поднимается, ее толкают ветры или течения, и этот поперечный поток может привести к тому, что проникающая жидкость будет рассеиваться далеко от своего источника.
Ученые ранее моделировали вторжения в совершенно спокойную среду, но до Бейнса никто никогда не пытался представить эффект бокового ветра, что является необходимым шагом на пути к тому, чтобы такие модели стали более реалистичными и полезными.Прогнозирование потоков золы и масла
Бейнс считает, что его работа может быть использована для оценки того, сколько пепла выливается из вулкана или как быстро нефть вырывается из дыры в морском дне.Сейчас Бейнс работает с вулканологами в Великобритании, чтобы применить свою модель к историческим извержениям, таким как кампанское событие и катастрофическое сверхизвержение Тоба, которое произошло около 73000 лет назад в Индонезии. Ученые надеются использовать отложения пепла из этих вулканов, чтобы получить более четкую картину количества и скорости выброшенного материала.
«Большая часть того, что мы знаем о доисторических извержениях, — это записи осадочных пород», — сказал Бейнс. «Затем вы должны попытаться сделать вывод, какова была природа извержения, когда это единственная информация, которая у вас есть».Бейнс сказал, что его модель также может помочь спрогнозировать характер отложений при будущих извержениях. И это должно дать нам большую поддержку бедным неандертальцам.Как работает модель
Чтобы понять, как вторжения работают при наличии перетоков, Бейнс разработал то, что он называет полуаналитической моделью. Он начал с уравнений гидродинамики, а затем использовал численные расчеты, чтобы прийти к приближенным решениям для конкретных комбинаций расхода источника и скорости распространения, а также скорости бокового ветра. Он обнаружил, что при нормальной скорости ветра проникающая жидкость достигала максимальной толщины на определенном расстоянии вверх по потоку от источника и уменьшалась в направлении вниз по потоку.
Расстояние до точки торможения выше по потоку гораздо больше зависело от скорости истока, чем от скорости поперечного потока.