Como muitos que cresceram na Alemanha Oriental, o Dr. Gert Lube sempre desejou viajar e explorar diferentes lugares. Dez anos após a queda do Muro de Berlim, quando era estudante do primeiro ano de geologia na Universidade de Greifswald, ele ouviu falar de uma viagem de campo à Islândia e agarrou a oportunidade.
Apesar de a viagem estar aberta apenas para alunos do segundo e terceiro ano, o Dr. Lube conseguiu convencer-se a acompanhá-lo. Foi uma jornada que mudaria o curso de sua vida para sempre e despertaria seu interesse pela vulcanologia.
“Fui criado em um país com fronteiras fechadas e, por isso, agarrei todas as oportunidades que surgiram para ir para o exterior e ver paisagens que nunca tinha visto antes. Vi meu primeiro vulcão nesta viagem de campo e fiquei bastante surpreso por como uma paisagem vulcânica era diferente de tudo que eu tinha experimentado até então.”
“Eu sabia muito pouco sobre vulcões nesta fase, mas aquela excursão à Islândia foi um pouco um começo. Quando voltei, perguntei ao meu professor se poderia fazer um projeto de pesquisa na área e procurei pessoas que pudessem me dizer mais sobre vulcões “, diz o Dr. Lube.
Sua busca por mais conhecimento o levou a várias bolsas no Reino Unido na University of Bristol e na University of Cambridge – incluindo uma passagem como vulcanologista no Montserrat Volcano Observatory nas Índias Ocidentais – antes de completar seu doutorado. na Universidade de Kiel, no estado de Schleswig-Holstein, no norte da Alemanha.
Pouco mais de duas décadas depois, o Dr. Lube é agora Professor Associado de Vulcanologia Física na Massey University, onde lidera o grupo de pesquisa de Vulcanologia Física e Mecânica de Fluidos Ambientais. Os interesses de pesquisa do Dr. Lube incluem vulcanismo explosivo, física e sedimentologia de fluxos de fluidos granulares naturais, estratigrafia de vulcões e ciências de riscos naturais.
Ondas letais de movimento rápido de gases quentes e tóxicos e cinzas
Na Massey, o Dr. Lube também comanda o simulador de erupção em grande escala, a instalação de experimentos em larga escala de erupção de fluxo piroclástico – PELE, para abreviar – alojada na antiga casa de caldeira no campus de Manawat”.
Fluxos piroclásticos – também conhecidos como correntes de densidade piroclástica (PDCs) – são avalanches de gases quentes e tóxicos e cinzas que podem atingir temperaturas de 700 ° C e destruir tudo em seu caminho durante as erupções vulcânicas. Foram os fluxos piroclásticos que destruíram a cidade romana de Pompéia em 79 DC.
No início deste ano, o Dr. Lube publicou um artigo na prestigiosa revista científica Nature Reviews Earth & Environment, tendo sido convidado a submeter o artigo. O artigo, Comportamento de fluxo multifásico e previsão de risco de correntes de densidade piroclástica, co-escrito pelo Dr. Lube e seus colegas da Universidade de Oregon (EUA), do Instituto Nacional de Geofísica e Vulcanologia da Itália e da Boise State University (EUA), considera como nossa compreensão das correntes de densidade piroclástica avançou na última década.
A natureza letal das correntes de densidade piroclástica torna o desenvolvimento de modelos de risco robustos uma prioridade. No entanto, no artigo, o Dr. Lube descreve como a complexidade das interações gás-partícula dentro de PDCs, bem como sua natureza hostil, torna as medições quantitativas das propriedades do fluxo interno e a validação de modelos de risco, um desafio.
Na última década, grandes avanços de experimentos em grande escala, observações de campo e modelos computacionais e teóricos forneceram novos insights sobre a estrutura interna enigmática dos PDCs e identificaram os principais processos por trás de seu movimento fluido.
A revisão prospectiva também descreve caminhos de pesquisa futuros e desafios sobre como o recente progresso no entendimento deve ser usado para desenvolver modelos de risco robustos que podem ser implantados com segurança para a segurança pública.
Desenvolvimento de modelos de risco robustos
É essa necessidade de segurança pública, previsão e mitigação de perigos que orienta a pesquisa do Dr. Lube. Ele combina seu trabalho de campo com atividade vulcânica pré e pós-erupções para quantificar o que está acontecendo no ar e, em seguida, usando métodos computacionais e experimentais para sintetizar processos vulcânicos para compreendê-los melhor e desenvolver modelos de risco.
“Em vulcanologia, a área de que mais gosto é o processo que envolve qualquer tipo de material em fluxo. São principalmente processos muito explosivos, como avalanches vulcânicas que descem montanhas ou plumas vulcânicas que descem de aberturas vulcânicas a uma taxa de várias centenas de metros por segundo e depois fazem algumas coisas malucas na atmosfera, enquanto interagem com a paisagem e a infraestrutura.
“Tentar entender esses processos complexos e caóticos de uma forma que você possa prevê-los é algo que realmente me motiva, porque é onde vejo a oportunidade de fazer algo útil com nossa ciência.”
Sua pesquisa envolve o trabalho com várias partes interessadas de longa data, incluindo o Ministério da Defesa Civil e Gestão de Emergências, o Departamento de Conservação, o Exército e a Polícia, em planos e procedimentos de evacuação logo após as erupções dos vulcões do planalto central da Nova Zelândia.
“Correntes de densidade piroclástica ocorrem em todos os vulcões da Nova Zelândia, elas causam mais de um terço de todas as fatalidades vulcânicas, elas colocam em perigo mais de 500 milhões de pessoas em todo o mundo, o que as torna o fenômeno vulcânico mais perigoso conhecido”, diz Dr. Lube.
Vulcões despertando
A última grande erupção do Monte Taranaki, um dos vulcões de alto risco da Nova Zelândia ocorreu por volta de 1854 e, embora possa estar dormente agora, o Dr. Lube diz que não é uma questão de irromper, mas de quando.
“Taranaki é um dos vulcões mais ativos que temos na Nova Zelândia em escalas de tempo geológicas e seu irmão gêmeo na Indonésia, o Monte Merapi, é o vulcão mais perigoso do mundo. É por isso que parte da minha pesquisa está centrada na Indonésia para entender não como o vulcão Merapi está operando em si, mas como podemos traduzir esse conhecimento em predizer o que definitivamente acontecerá mais provavelmente em nossa geração. Mesmo que Taranaki esteja dormente agora, há uma grande chance de que ele desperte e tenha fases de erupção que durará décadas em nossa vida. ”
A Indonésia é o país com o maior número de vulcões ativos – mais de 120 vulcões ativos e cerca de cinco milhões de pessoas dentro das zonas de perigo – mas sua vulnerabilidade aos perigos naturais não termina aí, diz o Dr. Lube. Também está sujeito a terremotos, inundações e tsunamis.
“É muito triste como as pessoas são atingidas por desastres naturais repetidas vezes, perdem tudo e, com muita coragem, reconstroem suas vidas novamente. Durante minha década de trabalho na Indonésia, tornei-me bons amigos não apenas dos pesquisadores de lá, mas também dos locais. É muito diferente da Nova Zelândia, onde estamos relativamente seguros; mesmo que tenhamos riscos naturais, podemos lidar com eles muito melhor do que em um país do terceiro mundo como a Indonésia. ”
Simulador de erupção único
Na última década, o Dr. Lube e os colegas Massey estiveram na vanguarda do desenvolvimento de novos modelos de riscos vulcânicos. No PELE, o simulador de erupção em grande escala, os pesquisadores sintetizam o comportamento natural dos super-riscos vulcânicos e geram esses fluxos à medida que ocorrem na natureza, mas em menor escala.
A equipe fez descobertas importantes dos processos complexos por trás do movimento e da estrutura interna das correntes quentes
O conhecimento limitado sobre vulcões e as dificuldades no desenvolvimento de modelos matemáticos levaram o Dr. Lube a construir o simulador de erupção único da Massey. “O problema dos vulcões é que eles são extremamente violentos e tão selvagens que sabemos muito pouco sobre eles. Sabemos muito pouco sobre como eles operam internamente e isso torna extremamente difícil desenvolver modelos matemáticos e físicos para informar os tomadores de decisão e prever que tipo de dano eles podem causar, e como eles interagem com a topografia natural, com edifícios e infraestrutura. ”
O simulador reduz todas as propriedades físicas de um grande evento para que possam ser observadas e medidas com segurança. É composto por uma torre de 13 metros de altura, onde o material vulcânico é aquecido dentro de uma tremonha e liberado por um canal de 12 metros, enquanto câmeras e sensores de alta velocidade capturam os dados. As erupções experimentais normalmente duram apenas 10 a 20 segundos, mas levam cerca de um mês para serem preparadas.
“O simulador de fluxo piroclástico é único no mundo e é o único lugar onde podemos sintetizar as condições exatamente como ocorreriam em uma erupção vulcânica. Tem sido muito bom para a vulcanologia na Nova Zelândia e globalmente e levou a especialistas internacionais nos visitando em Manawat “e querendo colaborar e fazer pesquisas conosco.”
Engenhosidade kiwi
Talvez a coisa mais surpreendente sobre o simulador seja como foi relativamente fácil construí-lo com a ajuda de engenheiros locais e algum financiamento da Marsden. “Tive muita sorte em conhecer alguns engenheiros locais na época, que estavam entusiasmados o suficiente com este projeto para ajudar a projetar, construir e testar uma instalação em uma escala para a qual não havia projeto anterior e experiência científica ao longo dos anos, continuamos a trabalhar com os mesmos engenheiros para aprimorar nossos recursos de medição e adicionar cenários para um grande número de vulcões e cenários de risco “, diz o Dr. Lube.
Desde 2019, o Dr. Lube e sua equipe lideram uma iniciativa internacional para intercomparar e avançar os modelos atuais de risco de fluxo vulcânico. Em um projeto recém-iniciado, financiado por Marsden, “Turbulent vulcanic killers – como as erupções vulcânicas se tornam ferozes”, os vulcanologistas planejam investigar os processos físicos por trás da destrutividade dos fluxos piroclásticos.
Como parte da pesquisa Marsden, a equipe investigará os processos exatos que ocorreram em Whakaari / Ilha Branca no ano passado. Quando a ilha entrou em erupção em dezembro de 2019, a trágica morte de 21 pessoas e os ferimentos graves de 26 pessoas que visitavam a ilha foram causados pelas correntes de densidade piroclástica.
Whakaari / Ilha Branca
Então, o Dr. Lube acha que a erupção na Ilha Branca poderia ter sido prevista? Embora os vulcanologistas da pesquisa em ciências da terra e do corpo de monitoramento da GNS Science tenham visto um aumento na atividade vulcânica nos meses anteriores à sua erupção massiva, Dr. Lube diz que, com o conhecimento atual, o momento da erupção em 9 de dezembro de 2019 não poderia ter sido previsto com qualquer certeza.
Ele ressalta que a Ilha Branca esteve e continua em um estado muito ativo com vários surtos na última década, o último dos quais em 2016 foi muito semelhante ao de 2019 – a principal diferença é a falta de turistas no ilha na época.
Em vez disso, diz ele, a grande questão é se as pessoas deveriam ter permissão para ficar em qualquer lugar próximo às aberturas laterais de um vulcão [a abertura através da qual a lava e os gases explodem]. “Na minha opinião, definitivamente não e vejo muitas mudanças na legislação como resultado deste desastre.”
O Dr. Lube diz que a Ilha Branca era incomum porque o piroclástico era lento e com pouca energia: “Apesar disso, a corrente de densidade piroclástica foi o único assassino que só prova o quão extremamente letais esses fenômenos são e isso me leva mais a tentar e entender como eles funcionam. ”
Nossa compreensão científica de como funcionam os vulcões está mudando, em parte alimentada por inúmeras colaborações de especialistas na área e um desejo de ajudar a se preparar para erupções futuras e salvar vidas.
Longe de ser um campo estreito, explica o Dr. Lube, o estudo da vulcanologia é amplo e envolve matemática, física, química e ciência computacional. “Você não pode ser um especialista em todas essas áreas e trabalhar com esses especialistas que vêm para a Massey é realmente importante.”
“É muito colegial e temos que trabalhar como uma grande comunidade de pesquisa global porque esses perigos vulcânicos são perigos reais e muitos de nós, especialmente aqueles que trabalham na Nova Zelândia, temos que informar os tomadores de decisão sobre o que fazer em certas situações. é importante para a segurança pública. “
Publicado em 28/09/2020 12h30
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