Multi-sensor geophysical observations resolve lahar dynamics remotely at Volcán de Fuego, Guatemala
من خلال دمج الملاحظات السيزمية (الزلزالية)، والإنفروسونية (تحت الصوتية)، والفيديو، تحل هذه الدراسة الديناميكيات الآنية لتدفق لاهار ناتج عن هطول الأمطار في بركان "فويغو"، كاشفةً كيف تعمل مورفولوجيا القنوات ودرجة صخرية في القاعدة على تعديل انتشار التدفق، والسرعة، ونقل الرواسب، مع إثبات فعالية مصفوفات الاستشعار المتعددة للمراقبة عن بُعد لتدفقات اللاهار.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
ليست البراكين مجرد جبال من النار والرماد؛ بل هي أيضاً مصدر لبعض أكثر التدفقات خطورة وعدم قابلية للتنبؤ على وجه الأرض. فعندما تهطل أمطار غزيرة على بركان، يمكنها أن تحول أكوام الصخور البركانية والرماد السائبة إلى نهر هائج من الطين والصخور الضخمة يُعرف باسم "اللاهار" (lahar). يمكن لهذه التدفقات أن تندفع في الوديان بسرعات عالية، مما يؤدي إلى دفن كل ما يعترض طريقها ويشكل تهديداً شديداً للمجتمعات التي تعيش بالقرب من البراكين النشطة. وبالنسبة للعلماء، كان التحدي دائماً يكمن في كيفية مراقبة هذه التدفقات دون التواجد بداخلها. ولأن اللاهارات تتحرك بسرعة كبيرة وتحمل قوة تدميرية هائلة، فإن وضع الأجهزة مباشرة في مسارها غالباً ما يكون مستحيلاً. بدلاً من ذلك، يعتمد الباحثون على الاستشعار عن بُعد، والاستماع إلى اهتزاز الأرض وطنين الهواء لفهم ما يحدث على بعد أميال. والهدف هو رصد التدفق مبكراً، وتتبع سرعة حركته، وفهم كيفية تغيره أثناء انتقاله، وهو أمر حيوي لمنح الناس وقتاً كافياً للوصول إلى الأمان.
في 15 أكتوبر 2025، حظيت مجموعة من العلماء بفرصة نادرة لمراقبة "لاهار" ناتج عن هطول الأمطار في الوقت الفعلي عند بركان "فويغو" (Volcán de Fuego) في غواتيمالا. حيث قاموا بنصب شبكة من أجهزة الاستشعار على طول قناة "ريو سينيسا" (Río Ceniza)، وهو وادٍ شديد الانحدار نحته البركان. تضمنت هذه الشبكة أجهزة قياس الزلازل (سيزمومترات) لاستشعار اهتزازات الأرض، وميكروفونات لسماع الهدير منخفض التردد للتدفق، وكاميرات عالية الدقة لتصوير حركة المياه والحطام المار. ومن خلال الجمع بين هذه الرؤى المختلفة، تمكن الباحثون من صياغة قصة مفصلة لرحلة التدفق، من بدايته الهادئة في أعالي الجبال إلى تحوله أثناء تحركه نحو الأسفل.
بدأت القصة في الجزء العلوي من الوادي، حيث تكون القناة ضيقة وشديدة الانحدار ومحصورة بإحكام بجدران من الصخور والأرض. هنا، رصدت أجهزة الاستشعار العلامات الأولى لـ "اللاهار" قبل وقت طويل من وصوله إلى محطات المراقبة الدائمة في الأسفل. فقد التقطت مصفوفة من الميكروفونات صوتاً منخفض التردد ناتجاً عن الحطام المتحرك، مما حدد المصدر قبل وصول التدفق إلى أول محطة زلزالية دائمة في الأسفل بـ واحد وعشرين دقيقة. وتعد هذه الإنذار المبكر اكتشافاً هاماً، إذ يشير إلى أن الاستماع إلى الهواء يمكن أن يوفر فرصة استباقية حاسمة مقارنة بانتظار اهتزاز الأرض. ومع اندفاع التدفق عبر هذا القسم العلوي، تحرك على شكل موجات قوية ومتميزة. وأظهرت الكاميرات وأجهزة استشعار الأرض أن مقدمة التدفق كانت تتحرك بسرعة ثابتة تبلغ حوالي خمسة أمتار في الثانية، وهي تقريباً سرعة ركض بشري سريع. واهتزت الأرض باهتزازات واسعة وعنيفة، مما يشير إلى أن الصخور الكبيرة والجلاميد كانت تصطدم بمجرى النهر وجدران القناة بقوة كبيرة.
ومع انتقال "اللاهار" لمسافة أبعد في الوادي، تغيرت التضاريس بشكل دراماتيكي. فقد انفتح المجرى الضيق وشديد الانحدار ليصبح قاع وادٍ أوسع وأكثر استواءً. وقد عمل هذا التحول الجغرافي كمرشح (فلتر) للتدفق. وعندما قارن الباحثون البيانات من القسمين العلوي والسفلي، وجدوا أن التدفق قد تغير جوهرياً. كانت الإشارات الزلزالية في الوادي السفلي أكثر هدوءاً وتفتقر إلى الاهتزازات الحادة وعالية التردد التي شوهدت في الأعلى. كما تباطأ التدفق قليلاً ليصل إلى أربعة أمتار في الثانية، وتحولت الموجات العنيفة للقسم العلوي إلى حركة أكثر تجانساً وأقل طاقة. ومن خلال تحليل طاقة الاهتزازات الأرضية، استنتج العلماء أن التدفق قد فقد قدرته على حمل أكبر الصخور. فبينما كان القسم العلوي ينقل جلاميد ضخمة، كان القسم السفلي يحمل في الغالب رمالاً ناعمة وطيناً.
ويبدو أن هناك ميزة رئيسية في الوادي بين هذين القسمين تتمثل في درجة صخرية ضخمة، وهي انخفاض يصل إلى حوالي خمسة وعشرين متراً كان على التدفق اجتيازه. ويرى الباحثون أن هذا الانخفاض عمل كحاجز مؤقت، مما تسبب في استقرار أثقل الصخور أو تكسرها قبل أن يتمكن التدفق من الاستمرار في الأسفل. هذا الحاجز المادي، جنباً إلى جنب مع اتساع الوادي، جرد التدفق بفعالية من حمولته الأثقل. وكانت النتيجة "لاهار" لا يزال خطيراً ولكنه يحمل نوعاً مختلفاً من المواد عما بدأ به رحلته. وتؤكد هذه الدراسة أن شكل الوادي نفسه يتحكم في سلوك "اللاهار"، ويحدد سرعة حركته وحجم الصخور التي يمكنه حملها.
يُظهر هذا البحث أنه من خلال الاستماع إلى الهواء، والشعور بالأرض، ومراقبة التدفق، يمكن للعلماء بناء صورة أوضح بكثير لكيفية تطور هذه الكوارث. لقد سمح الجمع بين أجهزة الاستشعار للفريق برؤية أن "اللاهار" ليس وحشاً واحداً ثابتاً، بل هو حدث ديناميكي يعيد تشكيل نفسه أثناء تحركه. إن القدرة على رصد التدفق قبل عشرين دقيقة باستخدام الصوت، وتتبع كيفية فقده لصخوره الثقيلة أثناء رحلته، توفر أدوات جديدة لنماذج المخاطر. تُستخدم هذه النماذج للتنبؤ بالمناطق التي ستتعرض للفيضان ومدى عمق المياه. ومن خلال فهم الآليات المحددة لكيفية تغير التدفق مع التضاريس، يمكن للعلماء تحسين هذه التوقعات، مما قد يمنح المجتمعات تحذيرات أكثر دقة وفي الوقت المناسب في المستقبل. إن العمل في بركان "فويغو" يظهر أنه حتى في أكثر البيئات خطورة، يمكن للملاحظة الدقيقة أن تكشف عن القواعد الخفية التي تحكم أقوى قوى الطبيال المدمرة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.