Impactul asupra aviației pericolelor vulcanice

pentru aviație

DECLARAȚIA DE

JAMES E. RAPID, COORDONATOR PROGRAM

PROGRAM DE PERICOL DE VOLCAN

S.U.A. STUDIU GEOLOGIC

S.U.A. DEPARTAMENTUL DE INTERIOR

INAINTE DE

COMITETUL PENTRU COMERȚ, ȘTIINȚĂ ȘI TRANSPORT

SUBCOMITETUL PRIVIND PREVENIREA ȘI PREVEDEREA DEZASTRE

S.U.A. SENAT

Domnul. Președinte și membri ai subcomitetului, vă mulțumesc pentru această oportunitate de a discuta despre amenințarea cu pericol natural pe care vulcanii o reprezintă pentru aviație, S.U.A. Rolul anchetei geologice în cercetarea vulcanului, monitorizarea și avertizările de erupție și strategia noastră națională pentru un efort proactiv, complet integrat de atenuare a pericolului vulcanic.

Prezentare generală a programului de pericole vulcanice

De mai bine de 125 de ani, USGS a furnizat Departamentului de Interne, Națiunii și lumii științe relevante pentru a ghida politica și a proteja societatea. Această moștenire a excelenței științifice este întărită de autoritatea acordată USGS în temeiul Legii privind ajutorarea în caz de catastrofe (PL 93-288, cunoscută popular sub numele de Legea Stafford) ca agenție federală principală cu responsabilitatea de a furniza notificări pentru cutremure, erupții vulcanice și alunecări de teren, pentru îmbunătățirea siguranței publice și reducerea pierderilor prin prognoze și avertismente eficiente bazate pe cele mai bune informații științifice posibile.

Amenințări vulcanice pentru siguranța aviației

Pericolul de cenușă vulcanică pentru aviație extinde amenințarea vulcanică mult dincolo de zona locală sau regiunea în care se află un vulcan. De exemplu, erupția din 1992 a Muntelui Spurr din Alaska a produs un nor de cenușă care a fost urmărit pe imagini din satelit timp de trei zile și mai mult de 3000 de mile în direcția vântului peste Canada și regiunea Marilor Lacuri.

Multe rute aeriene majore traversează cele mai vulcanice regiuni ale lumii și numeroase cazuri de avioane care zboară în nori de cenușă vulcanică au demonstrat daunele costisitoare și periculoase pentru viață care pot fi suferite. Din 1973 până în 2003, au fost documentate 105 întâlniri de aeronave cu cenușă vulcanică în aer. Acesta este un număr minim de întâlniri, deoarece incidentele nu au fost raportate în mod consecvent.

Potențialul unui rezultat dezastruos al unei întâlniri cu cenușă/aeronavă a fost ilustrat de trei întâlniri dramatice. Primul a avut loc în 1982 când un Boeing 747 - noaptea peste apă cu 240 de pasageri - a zburat într-un nor de cenușă la aproximativ 100 de mile în direcția vântului de vulcanul Galunggung din Indonezia. Aeronava a pierdut putere în toate cele 4 motoare și a coborât 25.000 ft de la o altitudine de 37.000 ft deasupra nivelului mării. După 16 minute de coborâre neputincioasă, echipajul a reușit să repornească trei motoare și să aterizeze în siguranță în Jakarta. Câteva săptămâni mai târziu, un al doilea Boeing 747 cu 230 de pasageri a întâlnit un nor de cenușă dintr-o altă erupție a aceluiași vulcan. Aeronava a pierdut putere la 3 motoare și a coborât aproape 8000 ft înainte de a reporni un motor și de a ateriza de urgență pe timp de noapte pe două motoare. În ambele cazuri, aeronava a suferit pagube considerabile. Din fericire, s-a evitat o tragedie umană mai mare.

Un al treilea incident a avut loc în 1989 și a fost legat de un eveniment eruptiv la vulcanul Redoubt din Alaska. Un Boeing 747 cu 231 de pasageri la bord se apropia de Aeroportul Internațional Anchorage și a zburat în ceea ce părea a fi un strat subțire de nori de vreme. A fost de fapt un nor de cenușă erupt de vulcanul Redoubt, la aproximativ 150 de mile distanță. Aeronava a pierdut puterea de la toate cele patru motoare și a coborât timp de patru minute pe teren montan. Cu doar unu-două minute rămase înainte de impact, motoarele au fost repornite și aeronava a aterizat în siguranță în Anchorage. Daunele au fost estimate la peste 80 de milioane de dolari (în 1989 dolari).

Un deceniu din aceste evenimente îngrozitoare a determinat acțiunea companiilor aeriene, dispecerilor, controlului traficului aerian, meteorologilor din aviație și vulcanologilor. Devenise clar pentru toți că întâlnirile avioane dăunătoare, chiar cu viața în pericol, cu cenușă vulcanică nu sunt fluturi, ci mai degrabă un pericol persistent care necesită un răspuns operațional coordonat, cu mai multe direcții, în scopul evitării cenușii. Răspunzând acestui nou pericol recunoscut, Organizația Aviației Civile Internaționale (OACI) - cu o participare puternică din partea oamenilor de știință din USGS - a stabilit proceduri la scară globală pentru diseminarea rapidă a informațiilor legate de erupțiile producătoare de cenușă și mișcarea norilor de cenușă către sectorul aviației . Una dintre aceste proceduri este utilizarea unui sistem de avertizare codificat în culori pentru avertismentele de cenușă vulcanică către industria transportatorilor aerieni. Acest sistem de alertă, dezvoltat inițial în 1990 de către oamenii de știință USGS de la Observatorul Vulcanului Alaska (AVO), este acum recomandat pentru utilizare la nivel mondial de către OACI.

Domenii vizate pentru o monitorizare sporită

Întrucât USGS a recunoscut din ce în ce mai mult că monitorizarea vulcanilor este necesară pentru a proteja împotriva pericolelor din aviație, precum și a celor mai cunoscute pericole la sol, ne-am ajustat programul de monitorizare în consecință. De exemplu, deși populația solului este rară în Insulele Aleutine vulcanice active din Alaska, riscul pentru aviație este mare. Peste 200 de zboruri transportă zilnic aproximativ 25.000 de persoane pe rute aeriene din Pacificul de Nord. Din 1996, cu sprijinul finanțării din partea FAA, AVO s-a angajat să-și extindă monitorizarea dincolo de câțiva vulcani care amenință comunitățile din jurul Cook Inlet din partea centrală sudică a statului. În ultimul deceniu, AVO și-a extins în mod sistematic monitorizarea seismică în lanțul Aleutian, de la 4 vulcani instrumentați în 1996 la 28 la sfârșitul activității de teren din vara trecută. Această creștere a capacității de monitorizare în timp real este o realizare uimitoare atât a planificării, cât și a execuției din partea AVO, un parteneriat între USGS, Universitatea din Alaska Fairbanks și statul Alaska.

AVO a dezvoltat, de asemenea, o capacitate de monitorizare frecventă și sistematică prin satelit a vulcanilor activi din Pacificul de Nord, pentru a recunoaște semnalele termice pre-eruptive la vulcani și pentru a detecta penele eruptive. Acest efort de pionierat în monitorizarea regională prin satelit completează monitorizarea seismică tradițională și servește drept model pentru alte observatoare vulcanice din întreaga lume. AVO contribuie, de asemenea, la eforturile Serviciului Național Meteorologic (NWS) de a dezvolta Instrumentul de colaborare cu cenușă vulcanică, un sistem care utilizează stații de lucru în rețea pentru colaborarea în timp real între agenții, oferind vederi comune ale surselor de date și abilitatea de a delimita și discuta rapid domeniile de pericol de cenușă.

O altă zonă în care USGS a început recent monitorizarea vulcanilor din cauza pericolelor vulcanice pentru aviație este Commonwealth-ul Insulelor Mariana de Nord. La fel ca și aleutienii, populația terestră este redusă pe majoritatea acestor insule, dar riscul aviației este semnificativ, inclusiv amenințarea la adresa B-2 furtunilor și a altor avioane militare găzduite la baza forței aeriene Andersen din Guam. Erupția inițială din mai 2003 a lui Anatahan - un vulcan adormit lung, fără monitorizare în timp real la sol - a fost o surpriză. De atunci, USGS a instalat un sistem seismic rudimentar cu transmisie de date în timp real și lucrează îndeaproape cu oficialii locali de gestionare a situațiilor de urgență, S.U.A. Forțele Aeriene, NOAA și FAA să furnizeze notificări de erupție.

Activitatea de la Anatahan a cerut vigilență susținută. În 2005, vulcanul a erupt de peste 40.000 de picioare de mai multe ori și a expulzat câteva milioane de metri cubi de cenușă în timpul unui episod eruptiv aproape continuu care a durat opt ​​luni. După cea mai mare erupție de cenușă, USGS a furnizat previziuni privind depunerea cenușii pe Saipan către guvernul local de acolo. USGS susține, de asemenea, misiunea AFWA de a oferi consiliere de cenușă vulcanică și conștientizare situațională pentru aviația DOD. De exemplu, vulcanologii USGS au furnizat prognoze pe termen scurt despre înălțimile potențiale ale cenușei către AFWA pentru a fi utilizate în planificarea și finalizarea unui exercițiu critic de formare în regiunea Marianas de către USS Nimitz Carrier Strike Group.

Interagenție și coordonare internațională

Evitarea cenușii nu este o chestiune simplă - necesită eforturi coordonate ale vulcanologilor, meteorologilor, centrelor de control al traficului aerian, dispecerilor și piloților. Acesta implică elemente de: monitorizarea vulcanului la sol, detectarea prin satelit a norilor de cenușă, modelarea mișcărilor norilor în atmosferă și protocoale de comunicare specifice între diversele părți care răspund la pericol.

În Statele Unite, USGS, NOAA, Federal Aviation Administration (FAA) și Air Force Weather Agency (AFWA) de la baza Forțelor Aeriene Offutt din Nebraska colaborează în conformitate cu liniile directoare ale Organizației Aviației Civile Internaționale (ICAO), schimbul de date și rafinarea protocoalelor de comunicare astfel încât informațiile necesare să ajungă rapid la piloții comerciali și militari, dispecerii și controlorii de trafic aerian. USGS are responsabilitatea de a furniza notificări privind activitatea vulcanică semnificativă pre-erupție, erupții vulcanice și cenușă vulcanică în atmosferă. Capacitatea USGS de a furniza astfel de notificări se bazează pe date și observații colectate din rețelele de monitorizare operate de cele cinci S.U.A. observatoare vulcanice sprijinite de Programul USGS Volcano Hazards Program.

Activitățile de monitorizare a vulcanului USGS nu stau singure. Atât pentru pericolele aeriene, cât și pentru cele terestre, nici o tehnică sau sistem de monitorizare geofizică nu poate furniza cu încredere alerte în timp util ale erupțiilor; nici rețelele seismice, matricele GPS și nici tehnicile de teledetecție nu sunt adecvate pentru prognoze de încredere sau scopuri de alertă. Recunoscând acest lucru, am dezvoltat relații de lucru foarte strânse cu grupuri care urmăresc norii de cenușă folosind sateliți meteorologici civili, în special AFWA și NOAA's Vulcanic Ash Adviser Centers (VAAC) situate în Washington D.C. și Anchorage. În timpul tulburărilor precursoare și al episoadelor eruptive, împărtășim date observaționale și menținem contacte telefonice frecvente pentru a asigura interpretări consecvente ale activității vulcanice și a potențialelor pericole. Nicio organizație nu are monopolul informațiilor critice de monitorizare. Comunicarea eficientă între diferitele grupuri este crucială pentru atenuarea cu succes a pericolului.

Pe lângă eforturile de monitorizare USGS, lucrăm și pentru a îmbunătăți procedurile de comunicare care sunt esențiale pentru ca informațiile despre erupție și norul de cenușă să ajungă în cabină. În listele de apelare din S.U.A. observatoarele vulcanilor, FAA, VAAC și birourile meteorologice pentru aviație ale Serviciului Național Meteorologic (NWS) sunt printre primele agenții care au fost notificate. De la mijlocul anilor 1990, oamenii de știință din SUA au lucrat cu oamenii de știință ruși pentru a disemina informații despre erupțiile din Peninsula Kamchatka care ar putea afecta SUA. spațiu aerian controlat. Recent, oamenii de știință USGS au jucat un rol cheie în înființarea primului grup de monitorizare și raportare pentru lanțul vulcanilor din Insula Kurile. USGS a organizat formularea de planuri de operare inter-agenții pentru tratarea episoadelor de cenușă în regiunile Pacificului de Nord și regiunile Marianas. Aceste planuri oferă îndrumări operaționale prin documentarea procedurilor solicitate de agențiile guvernamentale responsabile de asigurarea siguranței operațiunilor de zbor. USGS colaborează cu FAA, NOAA și AFWA pentru a finaliza un plan operațional național pentru pericolele de cenușă vulcanică pentru aviație.

Un alt rol important pentru USGS este educarea pericolelor - creșterea gradului de conștientizare a vulcanologilor, meteorologilor, piloților, dispecerilor și controlorilor de trafic aerian cu privire la natura pericolului și la modul de reacție la acesta. USGS a asistat la dezvoltarea videoclipurilor de instruire pentru piloți și controlori de trafic aerian, a oferit briefinguri tehnice pentru companiile aeriene și grupuri din industrie, a organizat simpozioane tehnice și a publicat articole în reviste de aviație.

Priorități de cercetare

Cercetarea este, de asemenea, o componentă critică a atenuării. Pentru a ne îmbunătăți abilitățile de prognozare, trebuie să dobândim o înțelegere fundamentală mult mai bună a proceselor de erupție. Cercetare și experiență în cei 25 de ani de la erupția din 1980 a Muntelui St. Helens a adus vulcanologia într-un punct în care, cu sisteme de monitorizare adecvate, se poate prognoza momentul erupțiilor vulcanice cu câteva ore de încredere cu zile înainte. Următorul obiectiv științific major pentru vulcanologie este de a prognoza cu precizie dimensiunea și durata erupțiilor, care se referă direct la problemele de pericol cu ​​care se confruntă aeronavele și oamenii de pe drum. De exemplu, posibilitatea de a prognoza că o erupție va fi mică și puțin probabil să erupă cenușă la altitudini peste 15.000 de picioare față de una care trimite cenușă la 50.000 de picioare va avea un impact major asupra răspunsului comunității aeronautice. Un alt aspect este abilitatea de a identifica când s-a terminat o erupție, nu doar întrerupt temporar. Aceasta este o problemă destul de complexă. Astfel de informații sunt valoroase pentru aeroporturi, de exemplu, deoarece le spune când pot începe curățarea de la căderea cenușii și grăbi revenirea la funcționarea normală.

Rutele aeriene peste regiunile vulcanice active vor continua să fie intens utilizate, iar cenușa vulcanică va persista ca un pericol grav pentru aviație. S-au făcut multe lucruri pentru a atenua amenințarea vulcanică la adresa aviației. Mai mulți vulcani sunt monitorizați acum decât acum 10 ani, iar rapoartele despre erupții vizate de sectorul aviației sunt în vigoare. Detectarea prin satelit a norilor de cenușă și modelele de prognoză ale dispersiei nor-cenușă s-au îmbunătățit mult. Ca urmare a conștientizării sporite și a informațiilor îmbunătățite în sprijinul evitării cenușii, nu s-au produs defecțiuni ale avioanelor cu mai multe motoare din 1991. În ciuda acestor succese, rămâne multă muncă. Multe SUA periculoase vulcanii nu sunt monitorizați la un nivel care asigură urmărirea adecvată a tulburărilor vulcanice care preced erupția. Este totuși posibil să existe perioade semnificative de timp în care norii de cenușă derivă nedetectați în sau în apropierea rutelor de trafic aerian, așa cum a fost cazul erupției surpriză din 2003 a vulcanului Anatahan din Insulele Mariana. Au trecut ore de la debutul erupției până la emiterea primului avertisment către aviația de cenușă din atmosferă.

Rezultatele amenințării vulcanice și evaluarea capacităților de monitorizare

Pentru a focaliza mai bine resursele pe o monitorizare îmbunătățită a vulcanilor care prezintă cea mai mare amenințare, USGS a publicat recent rezultatele primei evaluări generale a nevoilor naționale de monitorizare a vulcanilor, pe baza unei evaluări sistematice a amenințărilor societale reprezentate de toți cei 169 din punct de vedere geologic. SUA activă centre vulcanice. Publicația este intitulată O evaluare a amenințării vulcanice și a capacităților de monitorizare în Statele Unite: cadrul pentru un sistem național de avertizare timpurie a vulcanilor (NVEWS). Raportul evaluează diferiți factori de pericol și expunere pentru fiecare vulcan și identifică vulcanii în care capacitățile de monitorizare sunt inadecvate - și, în unele cazuri, inexistente - pentru amenințările prezentate. Rezultatele evaluării NVEWS sunt utilizate pentru a ghida îmbunătățirile pe termen lung ale infrastructurii naționale de monitorizare a vulcanilor, operată de USGS și de partenerii afiliați.

Pericolele din aviație au avut o pondere substanțială în evaluarea NVEWS. USGS a dezvoltat o metodologie pentru evaluarea amenințărilor din aviație la nivel regional și local la fiecare vulcan și a stabilit că aproximativ jumătate din vulcanii americani reprezintă o amenințare semnificativă pentru aviație. Dintre acest grup, 19 vulcani din Alaska și din Insulele Mariana de Nord care prezintă amenințări substanțiale pentru aviație nu au monitorizare la sol în timp real. Acești 19 vulcani sunt identificați ca ținte NVEWS cu prioritate ridicată unde este necesară o mai bună monitorizare.

Erupțiile surpriză apar la vulcanii cărora le lipsește rețelele de senzori în timp real. În funcție de îndepărtarea vulcanului, chiar și rapoartele despre erupții pot fi întârziate fără o monitorizare adecvată. Experiența recentă arată că, deși erupțiile pot fi confirmate în câteva minute la vulcani cu monitorizare la sol, poate necesita câteva ore pentru confirmarea erupției la vulcani neinstrumentați prin teledetecție sau rapoarte pilot. Datorită vitezei cu care o aeronavă poate călători către o potențială întâlnire cu cenușă vulcanică (aproximativ 8 mile pe minut), este necesară raportarea în timp real a erupției 24/7. Scopul nostru este ca un observator să notifice centrului regional de trafic aerian corespunzător o erupție producătoare de cenușă în termen de cinci minute de la începerea evenimentului. Acest nivel de notificare necesită operațiuni 24/7 în S.U.A. observatoare vulcanice, rețele adecvate de instrumente seismice și alte instrumente și, în unele cazuri, RADAR portabil la sol pentru a detecta norii de cenușă noaptea și pe vreme rea.

În evaluarea NVEWS, alți vulcani cu o amenințare foarte mare, inclusiv nouă în Cascade Range din California, Washington și Oregon și patru în Alaska, au fost identificați ca având rețele inadecvate sau vechi și sunt considerați sub-monitorizați pentru amenințările prezentate atât aviația, cât și comunitățile terestre și infrastructura. Erupții la Muntele St. Helens, Kilauea, Augustine și Anatahan și tulburările de la Mauna Loa din Hawaii și Spurr din Alaska necesită, de asemenea, o capacitate robustă de monitorizare.

Concluzie

Cenușa vulcanică va continua să fie o amenințare periculoasă și costisitoare pentru aviație în viitorul previzibil. USGS își va continua eforturile de îmbunătățire a capacităților de monitorizare în acele locuri în care există cel mai mare risc.

Atenuarea pericolelor pentru S.U.A. vulcanii necesită:

  • Îmbunătățirea continuă a capacităților de monitorizare și a instrumentelor din S.U.A. vulcani cu risc aerian ridicat. Îngrijorările ar trebui să se concentreze nu numai pe raportarea unde și când a avut loc o erupție și cât de mare a crescut penei sale, ci și cu diagnosticarea fiabilă a tulburărilor vulcanice și prognozarea activității erupționale probabile, inclusiv cât timp ar putea continua activitatea eruptivă și potențialul de evenimente explozive recurente.
  • Perfecționarea continuă a protocoalelor pentru comunicarea informațiilor despre pericolul erupției și cenușei către alte agenții și clientela. Comunitatea aeriană trebuie să fie familiarizată cu abilitățile de monitorizare și notificare și să aibă încredere prin utilizarea de conferințe, publicații, exerciții și demonstrații.
  • Continuarea conducerii USGS în conștientizarea riscului de cenușă pentru aviație. Fără o largă conștientizare a riscurilor, angajamentul de a realiza o strategie de atenuare este grav slăbit. USGS va continua să încurajeze educația privind pericolele printr-o varietate de locuri și metode.

Nu există vulcani îndepărtați atunci când luăm în considerare pericolele din aviație. Atenuarea acestui risc necesită o muncă de echipă eficientă de către mai multe agenții. USGS va continua să-și facă partea prin furnizarea de informații în timp util pe baza datelor de monitorizare fiabile. Cu toate acestea, deoarece capacitatea de a preveni întâlnirile cu cenușă se îmbunătățește până la punctul în care apar mai puține incidente, nu trebuie să concluzionăm din greșeală că nu există nicio amenințare. Mai degrabă, trebuie să solicităm vigilență continuă și sprijin pentru eforturile de atenuare dovedite, pe scară largă.

Mulțumesc, domnule Președinte, pentru ocazia de a prezenta această mărturie.