Toen de Eyjafjallajökull-vulkaan in IJsland in april 2010 uitbarstte, het luchtverkeer werd zes dagen onderbroken en daarna tot mei onderbroken. Tot dan, modellen van de negen Volcanic Ash Advisory Centres (VAAC's) over de hele wereld, die bedoeld was om te voorspellen wanneer de aswolk de vliegroutes hinderde, waren gebaseerd op het volgen van de wolken in de atmosfeer.

In de nasleep van deze economische ramp voor luchtvaartmaatschappijen, In Europa zijn asconcentratiedrempels ingevoerd die door de luchtvaartindustrie worden gebruikt bij het nemen van beslissingen over vliegbeperkingen. Echter, een team van onderzoekers, geleid door de Universiteit van Genève (UNIGE), Zwitserland, ontdekte dat zelfs de kleinste vulkanische as zich niet gedroeg zoals verwacht. zijn resultaten, te lezen in het journaal Natuurcommunicatie , zal helpen bij het verfijnen van de manier waarop vulkanische as wordt weergegeven in voorspellingsmodellen die door de VAAC's worden gebruikt, die in realtime moet reageren om nuttig advies te geven tijdens een vulkaanuitbarsting.

De uitbarsting van de IJslandse Eyjafjallajökull-vulkaan in 2010 verstoorde niet alleen het wereldwijde luchtverkeer, maar zette ook vraagtekens bij de werking van de voorspellingsstrategieën die door de VAAC's worden gebruikt, alleen gebaseerd op de ruimtelijke tracking van de aswolk. Een vergadering van experts verfijnde de strategieën op basis van asconcentratiedrempels en zorgde ervoor dat vluchten sneller konden worden hervat, terwijl de veiligheid van passagiers en vliegtuigpersoneel wordt gewaarborgd.

"Tijdens een vulkaanuitbarsting, fragmenten variërend van enkele microns tot meer dan 2 meter worden uit de vulkanische opening geworpen, " legt Eduardo Rossi uit, een onderzoeker bij de afdeling Aardwetenschappen van de UNIGE Faculteit Wetenschappen en de eerste auteur van de studie. Hoe groter de deeltjes, hoe sneller en dichter bij de vulkaan ze vallen, vermindering van de asconcentratie in de atmosfeer. "Dit is de reden waarom de nieuwe strategieën concentratiedrempels hebben geïntegreerd die de gevaarlijkheid voor vliegtuigmotoren beter definiëren. Van 2 milligram per kubieke meter, luchtvaartmaatschappijen moeten een goedgekeurd veiligheidsdossier hebben om te kunnen opereren, ", zegt de in Genève gevestigde onderzoeker.

Deeltjesaggregaten die voorspellende modellen beïnvloeden

Ondanks bestaande kennis over de aswolken, verschillende open vragen bleven onbeantwoord na de uitbarsting van de Eyjafjallajökull in 2010, inclusief de ontdekking van deeltjes in het VK die veel groter waren dan verwacht. "We wilden begrijpen hoe dit mogelijk was door de asdeeltjes van de Sakurajima-vulkaan in Japan nauwkeurig te analyseren, die al meer dan 50 jaar 2-3 keer per dag uitbarst, " zegt Costanza Bonadonna, een professor in de afdeling Aardwetenschappen van UNIGE.

Door zelfklevend papier te gebruiken om de as op te vangen voordat deze de grond raakt, het team van wetenschappers had tijdens de Eyjafjallajökull-uitbarsting al waargenomen hoe micrometrische deeltjes zich zouden groeperen in clusters, die, na de botsing met de grond, waren vernietigd. "Het speelt een belangrijke rol in de sedimentatiesnelheid, merkt Eduardo Rossi op. Eenmaal geassembleerd in aggregaten, deze micrometerdeeltjes vallen veel sneller en dichter bij de vulkaan dan de modellen voorspellen, omdat ze uiteindelijk zwaarder zijn dan wanneer ze afzonderlijk zouden vallen. Dit wordt voortijdige sedimentatie genoemd. "

Het rafting-effect, onmogelijk verklaard door theorie

In Japan deed het UNIGE-team een ​​nieuwe belangrijke ontdekking:de waarneming van het rafting-effect. Met behulp van een hogesnelheidscamera, de vulkanologen observeerden de sedimentatie van de as in realtime en ontdekten voorheen onzichtbare aggregaten die kernclusters worden genoemd. "Deze worden gevormd door een groot deeltje van 100-800 micron - de kern - dat wordt bedekt door veel kleine deeltjes kleiner dan 60 micron, legt Costanza Bonadonna uit. En deze buitenste laag van kleine deeltjes kan als een parachute boven de kern werken, het vertragen van de sedimentatie. Dit is het rafting-effect. "

Dit rafting-effect was theoretisch gesuggereerd in 1993, maar uiteindelijk onmogelijk verklaard. Vandaag, het bestaan ​​ervan is duidelijk bewezen door directe observatie en nauwkeurige theoretische analyse, mogelijk gemaakt door een hogesnelheidscamera. "In samenwerking met Frances Beckett van het UK Met Office, we hebben verschillende simulaties uitgevoerd die ons in staat hebben gesteld de vragen te beantwoorden die zijn gerezen door de uitbarsting van Eyjafjallajökull en de onverklaarbare ontdekking van deze te grote asdeeltjes in het VK. Het was het resultaat van dit rafting-effect, die de val van deze aggregaten vertraagden, ", zegt Eduardo Rossi enthousiast.

Nu de as zich ophoopt, de kernclusters en het rafting-effect zijn bestudeerd, het is een kwestie van nauwkeurigere fysieke deeltjesparameters verzamelen, zodat ze op een dag kunnen worden geïntegreerd in de operationele modellen van de VAAC's, waarvoor grootte en dichtheid een cruciale rol spelen bij het berekenen van de asconcentratie in de atmosfeer.