Геологическое моделирование покрыло Америку пеплом

Геологи под руководством канадца Ларри Мастина рассчитали последствия извержения Йеллоустоунской кальдеры (известной также как Йеллоустоунский супервулкан) для Северной Америки. Оказалось, что вне зависимости от времени года и направления ветра в момент извержения почти вся территория США в случае такого геологического события окажется засыпана пеплом. Статья ученых появилась в журнале Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
Для расчета последствий извержения ученые использовали модель Ash3d. В этой численной модели атмосфера рассматривается как дискретный набор кубов. Для каждого куба фиксируется количество в нем тефры (это коллективное название для вулканических выбросов — пепла, пыли и прочего). Динамика модели задается правилами диффузии материала сквозь стенки между соседними кубами под воздействием ветра и гравитации. 

Несмотря на простоту, подобный подход, как показывает опыт геофизиков, позволяет эффективно интегрировать в модель многие атмосферные явления, управляя пропускной способностью стенок кубов. Например, в нескольких работах было показано, что такая модель позволяет учитывать, например, турбулетность внутри первоначального выброса, а также восходящие потоки от вулкана.
Так как речь идет о довольно специфическом извержении, геологи модифицировали модель так, чтобы она учитывала эффекты, играющие роль на таких масштабах. Например, в модели исследователей соблюдался закон сохранения импульса, а также учитывалась высокая скорость фронта вулканического выброса. Геологи рассматривали три сценария, в которых извержения продолжались три дня, неделю и месяц, соответственно. При этом рассматривались различные сценарии развития события, связанные с годовыми изменениями направлений ветров.
В большинстве сценариев пеплом оказалась покрыта вся территория США. При этом на Восточном побережье, удаленном от извержения, расчетный слой пепла достигал трех миллиметров для Нью-Йорка и миллиметра для Майами. В свою очередь аналогичный показатель для Сан-Франциско составил 44 миллиметра.
Йеллоустоунская кальдера представляет собой последствия катастрофического извержения и последующего обрушения вулкана 640 тысяч лет назад. Размеры образовавшегося провала составляют 52 на 77 километров. Кальдера располагается непосредственно над местом, где магма из разлома между плитами выходит ближе к поверхности. На относительно небольшой глубине (8-16 километров) располагается крупная камера расплавленной лавы. Гипотетическое извержение кальдеры было показано в фильме «2012».
 Андрей Коняев