پنهان کردن خطر انفجار در یک دریاچه آفریقا علوم پایه


دریاچه کیوو یکی از عجیب ترین آبهای آفریقا است. مجموعه ای غیرمعمول از خواص آن را به عنوان موضوعی جذاب برای دانشمندان و همچنین منبع بالقوه خطر و رفاه برای میلیون ها نفر از ساکنان مجاور تبدیل می کند.

کیوو مانند اکثر دریاچه های عمیق رفتار نمی کند. معمولاً ، وقتی آب سطح دریاچه خنک می شود – مثلاً از دمای هوا در زمستان یا رودخانه هایی که ذوب برف بهار را تحمل می کنند – آب سرد و متراکم غرق می شود و گرمتر ، آب کمتر متراکم از عمق دریاچه بالا می رود. این فرآیند که به همرفت معروف است ، معمولاً سطح دریاچه های عمیق را نسبت به عمق آنها گرمتر نگه می دارد.

اما در دریاچه کیوو شایعات شایعه شده است که مانع این اختلاط می شود و به دریاچه ویژگی های غیر منتظره ای می بخشد – و عواقب شگفت انگیزی را به دنبال دارد.

Kivu با کشیدن مرز بین رواندا و جمهوری دموکراتیک کنگو یکی از مجموعه دریاچه هایی است که در دره ریفت آفریقای شرقی قرار دارد ، جایی که قاره آفریقا به تدریج توسط نیروهای تکتونیکی از هم پاشیده می شود. تنشهای حاصل شده ، پوسته زمین را رقیق کرده و باعث فعالیت آتشفشانی شده و باعث ایجاد چشمه های آب گرم زیر کیوو می شوند که آب گرم ، دی اکسید کربن و متان را به لایه های پایین دریاچه می رسانند. میکروارگانیسم ها با استفاده از مقداری از دی اکسید کربن و همچنین غرق شدن مواد آلی برای ایجاد انرژی ، تولید متان اضافی به عنوان محصول جانبی می کنند. عمق زیاد کیوو – بیش از 1500 فوت در عمیق ترین نقطه آن – چنان فشار ایجاد می کند که این گازها باز می مانند.

این مخلوط آب و گازهای محلول تنها چگالتر از آب است که آن را از بالا آمدن منصرف می کند. آب عمیق تر نیز به دلیل بارندگی از لایه های بالایی دریاچه و مواد معدنی موجود در چشمه های آب گرم ، شورتر است که این امر باعث افزایش تراکم بیشتر می شود. نتیجه گیری ، سرگئی کاتسف ، متخصص لیمونولوژیست از دانشگاه مینه سوتا دولوت می گوید ، دریاچه ای با چندین لایه مختلف آب با تراکم کاملاً متفاوت است که فقط لایه های نازک انتقالی بین آنها وجود دارد.

آلفرد ووست ، فیزیکدان آبزیان در این منطقه می گوید: موسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان. در هر لایه اختلاط وجود دارد ، اما آنها با یکدیگر تعامل ندارند. ووست ، نویسنده مقاله ای در سال 2019 در گفت: “فقط به همه آبی که هزاران سال در آنجا ایستاده است و هیچ کاری انجام نمی دهد فکر کنید.” بررسی سالانه مکانیک سیالات مطالعه همرفت در دریاچه های مختلف جهان ، از جمله انحرافات عجیب و غریب مانند دریاچه کیوو.

اما دریاچه کیوو چیزی بیش از یک کنجکاوی علمی است. طبقه بندی غیرمعمول آن و دی اکسیدکربن و متان که در لایه های عمیق آن گیر افتاده اند ، نگرانند که این می تواند یک فاجعه باشد که منتظر وقوع است.

ترکیب بی نظیر دریاچه کیوو در آفریقا از اختلاطی که معمولاً در سایر دریاچه های عمیق دیده می شود ، جلوگیری می کند و منجر به طبقه بندی غیرمعمول آب می شود. تفاوت های مختلف چگالی بین هر لایه وجود دارد. انتقال ناگهانی بین دو لایه از این لایه ها نشان داده شده است ، با آب پایین تر ، گرمتر و شورتر (قرمز) و آب سردتر و خنک تر (آبی). مرز بین دو لایه فقط چند سانتی متر ضخامت دارد.

(D. بوفارد و A. Wuest / مکانیک سیالات AR 2019)

کمین خطر

در حدود 1400 مایلی شمال غربی کیوو ، دریاچه دهانه کامرون ، معروف به دریاچه نیوس ، به همین ترتیب مقادیر زیادی گاز محلول – در این مورد دی اکسید کربن – را از یک سوراخ آتشفشانی در پایین دریاچه جمع می کند. در تاریخ 21 آگوست 1986 ، توانایی کشنده این مخزن بنزین به شکلی دیدنی به نمایش درآمد. احتمالاً به دلیل رانش زمین ، مقدار زیادی آب به طور ناگهانی جابجا می شود ، در نتیجه دی اکسید کربن محلول به سرعت با لایه های بالایی دریاچه مخلوط می شود و در هوا آزاد می شود. ابر مهلک گاز حدود 1800 نفر را در روستاهای مجاور خفه کرد.

حوادثی از این دست را فوران های شکننده می نامند و دانشمندان می ترسند که کیوو برای یک اتفاق مشابه ، حتی کشنده تر ، رسیده باشد. نیوس یک دریاچه نسبتاً کوچک است که کمی بیش از یک مایل طول ، کمی کمتر از یک مایل عرض و عمق کمتر از 700 فوت دارد. Kivu 55 مایل طول ، 30 مایل در وسیع ترین نقطه خود ، و بیش از دو برابر عمق Nyos است. کاتسف می گوید ، به دلیل بزرگی ، کیوو “امکان یک فوران بزرگ و فاجعه بار لیمنیک را دارد که بسیاری از مایل مکعب گاز را آزاد خواهد کرد.”

در طول فوران حدود 14000 نفر در نزدیكی نیوس زندگی می كردند. امروزه بیش از 2 میلیون نفر در نزدیکی دریاچه كیوو زندگی می كنند ، از جمله حدود 1 میلیون نفر از ساكنان شهر بوكاوو ، جمهوری دموكراتيك كنگو. اگر یک کیوو از یک فوران سنگین جان سالم به در برد ، می گوید لیونولوژیست سالی مک اینتایر از دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا باربارا ، “این کاملا فاجعه بار خواهد بود.”

این فقط یک مشکل نظری نیست. دانشمندان یافته اند که ممکن است شواهدی از حداقل یک فوران آهک قبلی در کیوو باشد ، که احتمالاً بین 3500 تا 5000 سال پیش رخ داده است ، و احتمالاً چندین مورد اخیر. آجیل رسوبات گرفته شده از کف دریاچه مشخصه هایی را نشان می دهد که به عنوان لایه های قهوه ای شناخته می شوند ، که برخلاف رسوبات اطراف نیستند. کاتسف می گوید ، این نوارهای رسوبی “بسیار غیرمعمول ، غنی از لایه های آلی هستند” ، که ممکن است نتیجه فوران ها باشد.

فوران لیمنیک به دو دلیل رخ می دهد. اگر آب کاملاً با گازهای محلول اشباع شود ، هرگونه دی اکسیدکربن یا متان اضافی که به حوضچه تزریق می شود ، باید از محلول خارج شده ، بالا رفته و در هوا آزاد شود. فوران نیز می تواند هنگامی ایجاد شود که چیزی مجبور شود آب عمیق با گازهای محلول خود را با لایه های فوقانی مخلوط کند ، فشار گازها را کاهش دهد و به آنها اجازه دهد سریع از محلول خارج شوند و فرار کنند ، مانند اثر تکان دادن سودا از نوشابه و سپس باز کردنش

اگرچه ممکن است رانش زمین در مقیاسی که احتمال فوران Nyos وجود دارد ، به دلیل اندازه و عمق دریاچه منجر به اختلاط کافی در کیوو نشود ، چندین دلیل دیگر وجود دارد. کیوو در یک منطقه لرزه ای فعال است ، بنابراین زمین لرزه می تواند امواج دریاچه را ایجاد کند تا لایه ها را به اندازه کافی مخلوط کند تا گازهای به دام افتاده آزاد شود. همچنین آب و هوا مقصر بالقوه است. به نظر می رسد حداقل یک فوران گذشته که در رکورد لجن دیده می شود ، ناشی از خشکسالی است که به اندازه کافی آب از بالای دریاچه تبخیر می شود تا فشار در سطح پایین تر کاهش یابد و گازهای محلول آزاد شود. سطح کم آب در دوره های خشک همچنین می تواند Kivu را در برابر اغتشاشات ناشی از بارندگی های شدید آسیب پذیرتر کند. مک اینتایر گفت ، آنها می توانند به اندازه کافی لجن انباشته شده از ده ها جویبار وارد دریاچه را ریخته و باعث مخلوط شدن لایه ها شوند.

مک اینتایر گفت ، احتمال چنین دنباله ای از حوادث می تواند با گرم شدن سیاره افزایش یابد. تغییرات آب و هوایی باران بیشتری را به شرق آفریقا وارد می کند و “به صورت بارندگی شدیدتر با خشکسالی طولانی تر در این میان رخ می دهد.”

https://www.youtube.com/watch؟v=ovxyZv6t3aw

علت احتمالی دیگر فعالیت آتشفشانی در زیر دریاچه یا آتشفشانهای مجاور است ، اما دانشمندان معتقدند که خطر کم است. فوران کوه نییراگونگو در نزدیکی آن در سال 2002 مواد کافی برای اخلال در لایه های پایین کیوو را به همراه نداشت. مکینتایر گفت ، و مطالعات مدل نشان داده است که آتشفشانی در زیر دریاچه نیز مزاحمت کافی ایجاد نمی کند.

مقصر هرچه باشد ، تأثیر آن یکسان خواهد بود: گازهای انباشته شده از حالت محلول آزاد شده و ابرهای متراکمی از دی اکسید کربن و متان ایجاد می کنند که همانطور که با دی اکسید کربن در نیوس اتفاق افتاد ، می تواند اکسیژن را جابجا کرده و انسان و حیوانات را خفه کند. . و اگر مقدار کافی متان در هوا در کیوو آزاد شود ، خطر احتراق اضافی وجود دارد.

کاتسف می گوید این دریاچه به طور منظم از نظر افزایش غلظت گاز کنترل می شود ، بنابراین افزایش ناگهانی “ما را متعجب نخواهد کرد”. بیش از ده ایستگاه لرزه ای فعالیت در نزدیکی دریاچه و در زمان واقعی را اندازه گیری می کنند. و در سال 2001 ، تلاش برای کاهش خطر یک فاجعه جدید در نیوس با نشت آب از کف دریاچه از طریق یک لوله به سطح ، که در آن دی اکسید کربن با سرعت مطمئنی در هوا آزاد می شود ، آغاز شد. تلاش های مشابهی در کیوو انجام می شود.

استخراج اعماق

با افزایش غلظت گاز در عمق کیوو ، خطر افزایش می یابد. ووست و همکارانش دریافتند که از سال 1974 تا 2004 ، غلظت دی اکسید کربن 10 درصد افزایش یافته است ، اما نگرانی بیشتر در کیوو غلظت متان است که در مدت مشابه 15 تا 20 درصد افزایش یافته است.

با این حال ، ممکن است راهی برای تبدیل ریسک کیوو به پاداش وجود داشته باشد. همان گازی که می تواند به یک فاجعه طبیعی مرگبار دامن بزند ، به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر برای منطقه دارای پتانسیل است. در سال 2008 ، رواندا یک برنامه آزمایشی برای استخراج متان از دریاچه احتراق به عنوان گاز طبیعی آغاز کرد و سال گذشته قراردادی برای صادرات متان بطری شده امضا کرد. برنامه بسیار بزرگتری به نام KivuWatt در سال 2015 بصورت آنلاین ظاهر شد.

این پروژه ها آب را از لایه های عمیق دریاچه پمپ می کنند و با کاهش فشار بر روی آن ، گازها آزاد می شوند. متان استخراج می شود تا به عنوان سوخت استفاده شود و دی اکسید کربن دوباره به ته حوضچه پمپ می شود. کاتسف گفت: “آنها این گاز را می گیرند ، آن را به زمین می فرستند و آن را می سوزانند به گونه ای که شما برای تولید برق سوخت های فسیلی می سوزانید.”

این مجموعه می تواند به کاهش خطر تجمع گاز در دریاچه کمک کند ، گرچه از بین نمی برد. و با این حال ، برای دریاچه ای که این همه خطر در کمین آن قرار دارد ، همه چیز کمک می کند. و برای منطقه اطراف دریاچه ، این می تواند یک منبع مهم انرژی باشد. هنگامی که KivuWatt کاملاً آنلاین شود ، 100 مگاوات نیروگاه تولید شده توسط این پروژه به تنهایی تفاوت قابل توجهی در رواندا ، یک کشور در حال توسعه که برای دستیابی جهانی به برق تلاش می کند ، ایجاد می کند.

ما میدانیم

مجله شناخته شده یک روزنامه نگاری مستقل از نظرات سالانه است.




منبع: khabar-top.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*