Lahary to gwałtowne przepływy mieszaniny wody i materiału skalnego związane z obszarami wulkanicznymi. Mogą zawierać zarówno drobny popiół wulkaniczny, jak i lapille, bloki skalne oraz gruz lawowy, a podczas przemieszczania się porywać także osady niewulkaniczne, glebę, roślinność, a nawet fragmenty zabudowy.
Ich właściwości mogą być bardzo różne. Najgęstsze lahary, mające charakter przepływów gruzowych, przypominają przemieszczający się mokry beton. Inne zawierają znacznie więcej wody i zachowują się bardziej jak silnie obciążone osadem wezbrania rzeczne. Charakter przepływu może zmieniać się podczas jego przemieszczania – wraz z porywaniem lub osadzaniem materiału oraz dopływem dodatkowej wody.
Lahary spływają po stokach wulkanów, a następnie są kierowane przez obniżenia terenu, szczególnie doliny i koryta rzeczne. Dlatego mogą dotrzeć daleko poza bezpośrednie otoczenie wulkanu.
Źródło: USGS, Wikimedia Commons
Jak szybko płynie lahar?
Prędkość laharu zależy od wielu czynników: nachylenia terenu, geometrii doliny lub koryta, głębokości przepływu, ilości transportowanego materiału, jego właściwości oraz objętości całego przepływu.
Niewielkie lahary mogą przemieszczać się z prędkością kilku metrów na sekundę, natomiast największe mogą osiągać kilkanaście, a lokalnie nawet kilkadziesiąt metrów na sekundę, czyli prędkości porównywalne z jadącym samochodem.
Co więcej, lahar nie musi mieć największych rozmiarów w miejscu, w którym powstaje. Podczas przemieszczania może intensywnie erodować dno i brzegi doliny, porywając luźne osady, materiał skalny, wodę, drzewa i inne szczątki. W rezultacie jego objętość może wielokrotnie wzrosnąć.
Największe lahary mogą transportować dziesiątki lub setki milionów metrów sześciennych materiału, a wyjątkowo jeszcze więcej. Mogą też pokonywać dziesiątki, a nawet setki kilometrów, zwłaszcza jeśli zostaną skierowane w rozległe systemy dolin rzecznych.
Jak powstają lahary?
Do powstania laharu potrzebne są dwa podstawowe składniki: duża ilość luźnego materiału oraz woda. Źródło wody może być bardzo różne.
Lahary mogą powstawać bezpośrednio podczas erupcji. Gorące produkty wulkaniczne mogą gwałtownie topić śnieg i lód zalegające na wulkanie. Erupcja może również spowodować przelanie lub gwałtowne opróżnienie jeziora kraterowego. Do powstania laharu może dojść także wtedy, gdy spływ piroklastyczny zetknie się z rzeką, jeziorem lub innym zbiornikiem wody. Takie przepływy określa się często jako lahary pierwotne, ponieważ ich powstanie jest bezpośrednio związane z aktywnością erupcyjną.
Lahary mogą jednak występować również długo po zakończeniu erupcji. Ogromne ilości luźnego popiołu, lapilli i innych produktów piroklastycznych mogą pozostawać na stokach przez lata, a nawet dziesięciolecia. Intensywne lub długotrwałe opady mogą ponownie uruchomić ten materiał i skierować go do dolin rzecznych.
Takie przepływy określa się jako lahary wtórne lub posterupcyjne. Mogą być wywoływane również przez gwałtowne topnienie śniegu niezwiązane bezpośrednio z erupcją. Osuwiska i lawiny gruzowe, uruchamiane np. przez trzęsienia ziemi lub intensywne opady, także mogą dostarczyć ogromnych ilości materiału, który po zmieszaniu z wodą przekształci się w lahar.
Lahary mogą powstawać w różnych środowiskach wulkanicznych, jednak szczególnie sprzyjające warunki występują na stratowulkanach. Ich wysokie i strome stożki zbudowane są z nakładających się na siebie potoków lawy, osadów piroklastycznych i innych produktów kolejnych erupcji. Znaczna część tego materiału może być luźna, spękana i podatna na erozję.
Dodatkowym czynnikiem osłabiającym zbocza jest alteracja hydrotermalna. Gorące, chemicznie aktywne roztwory krążące wewnątrz wulkanu mogą przekształcać pierwotnie twarde skały w znacznie słabszy mechanicznie materiał, często zawierający minerały ilaste. Zwiększa to podatność zboczy na osuwiska i obrywy.
Wysokie stratowulkany są ponadto często pokryte śniegiem i lodowcami, a w ich kraterach mogą znajdować się jeziora. Oznacza to obecność dużych ilości wody, która podczas erupcji może zostać gwałtownie uwolniona.
Lahar czy jökulhlaup?
Szczególna sytuacja występuje na Islandii, gdzie liczne systemy wulkaniczne znajdują się pod lodowcami. Podczas erupcji subglacjalnej ogromne ilości ciepła powodują gwałtowne topnienie lodu. Woda może przez pewien czas gromadzić się pod lodowcem, a następnie gwałtownie wydostać się spod niego. Powstaje wówczas jökulhlaup, czyli powódź lodowcowa.
Jökulhlaupu nie należy automatycznie utożsamiać z laharem. Jest to przede wszystkim gwałtowny przepływ wody pochodzącej z lodowca. Może ona jednak porywać ogromne ilości osadów i materiału wulkanicznego, przez co niektóre fragmenty przepływu mogą osiągać bardzo wysoką koncentrację materiału stałego.
Lahar rośnie po drodze
Jedną z najbardziej niebezpiecznych cech laharów jest zdolność do zwiększania objętości podczas przemieszczania. Szybko płynąca mieszanina wody i materiału skalnego ma ogromną siłę erozyjną. Rozmywa dno i brzegi dolin, porywa głazy, żwir, piasek i drzewa. Może również włączać do przepływu dodatkową wodę z rzek. W ten sposób stosunkowo niewielki przepływ powstały wysoko na zboczu wulkanu może przekształcić się niżej w dolinie w wielokrotnie większy lahar.
Po zmniejszeniu prędkości transportowany materiał zostaje zdeponowany. Osady laharowe mogą tworzyć rozległe pokrywy o grubości wielu metrów, a lokalnie nawet kilkudziesięciu metrów.
Dlaczego lahary są tak groźne?
Lahary należą do najbardziej niszczycielskich zagrożeń związanych z wulkanami, ponieważ mogą dotrzeć znacznie dalej niż lawa czy większość produktów piroklastycznych.
W dolinach rzecznych niszczą budynki, mosty i drogi, przewracają drzewa oraz zasypują pola uprawne. Mogą zagradzać koryta rzek, powodując dodatkowe podtopienia i powodzie. Transportowane przez nie głazy, drzewa i szczątki budowli jeszcze zwiększają siłę niszczącą przepływu.
Co szczególnie niebezpieczne, lahar może pojawić się nawet wtedy, gdy wulkan aktualnie nie wybucha. Luźne osady pozostawione przez wcześniejsze erupcje mogą być uruchamiane przez intensywne deszcze jeszcze wiele lat później.
Na zagrożonych terenach wykorzystuje się mapy zagrożenia, monitoring wulkanów i opadów, czujniki wykrywające przepływy oraz systemy wczesnego ostrzegania. Kluczowe znaczenie mają również wyznaczone wcześniej drogi ewakuacyjne. W przypadku ostrzeżenia przed laharem najważniejsze jest jak najszybsze opuszczenie dolin i koryt rzecznych oraz przemieszczenie się na odpowiednio wysoko położony teren, zgodnie z zaleceniami lokalnych służb.
Przykłady laharów
Jednym z wulkanów szczególnie znanych z katastrofalnych laharów jest Kelud na Jawie w Indonezji. Przez długi czas dodatkowym źródłem zagrożenia było znajdujące się w jego kraterze jezioro. Podczas erupcji w 1919 roku woda z jeziora kraterowego przyczyniła się do powstania katastrofalnych laharów, które spłynęły dolinami daleko od wulkanu. Zginęło ponad 5100 osób.
Po tej katastrofie rozpoczęto budowę systemu tuneli odwadniających, których zadaniem było utrzymywanie mniejszej objętości wody w jeziorze kraterowym, a tym samym ograniczenie ilości wody dostępnej do utworzenia laharów podczas kolejnej erupcji.
Najbardziej znaną, współczesną katastrofą spowodowaną przez lahary była erupcja Nevado del Ruiz w Kolumbii 13 listopada 1985 roku. Sama erupcja nie należała do największych w historii. Jej skutki okazały się jednak katastrofalne, ponieważ gorące produkty erupcji weszły w kontakt ze śniegiem i lodem pokrywającym szczyt wulkanu.
Gwałtowne topnienie uwolniło wodę, która spływając po zboczach zaczęła porywać osady i materiał wulkaniczny. Powstało kilka potężnych laharów, które ruszyły systemami rzecznymi w dół wulkanu. Podczas przemieszczania przepływy zwiększały swoje rozmiary, porywając kolejne ilości materiału z dolin. Niektóre dotarły na odległość około 100 km od wulkanu.
Najtragiczniejsze wydarzenia rozegrały się w mieście Armero, położonym kilkadziesiąt kilometrów od Nevado del Ruiz. Lahar wdarł się do miasta nocą, grzebiąc znaczną jego część pod błotem i gruzem. W całej katastrofie zginęło ponad 23 tysiące ludzi. Tragedia w Armero stała się jednym z najważniejszych wydarzeń w historii współczesnej wulkanologii również dlatego, że zagrożenie laharami było wcześniej rozpoznane, a mapy zagrożenia istniały przed erupcją. Ostrzeżenia nie doprowadziły jednak na czas do skutecznej ewakuacji mieszkańców.
