دليل ميداني على تكتّل الرماد البركاني أثناء التساقط من ملاحظات أرضية ومأخوَذة بواسطة طائرات بدون طيار

لماذا يهم سقوط الرماد بالنسبة إلينا

عندما يثور البركان، لا ينساب رماده ببساطة مثل الدخان ليستقر بهدوء. الطريقة التي تتكتّل بها تلك الحبيبات الدقيقة في الهواء تتحكّم في مكان هبوط الرماد، ومدى سماكته، ومن يقع في مساره. تُظهر هذه الدراسة في بركان ساكوراجيما في اليابان، لأول مرة باستخدام الطائرات بدون طيار والأدوات الأرضية معاً، كيف تتجمع حبيبات الرماد بسرعة لتكوّن تكتلات أكبر حتى أثناء الثورات الضعيفة اليومية نسبياً، ما يعيد تشكيل فهمنا للمخاطر البركانية وجودة الهواء.

بركان ينفجر تقريباً كل يوم

ساكوراجيما بركان مُتوتر باستمرار يطلق غالباً عمادات رماد منخفضة ترتفع أقل من كيلومترين فوق مستوى سطح البحر. وبما أن هذه الأحداث متواضعة مقارنةً بالثورات الكبرى المذهلة، فغالباً ما تُعتبر روتينية. ومع ذلك فهي ترسل رماداً دقيقاً وخشناً إلى السماء فوق المجتمعات القريبة تقريباً يومياً. ركّز الباحثون على أربع حالات من هذا النوع على مدى عدة أيام، تراوحت من تهوية رماد لطيفة إلى انفجارات متفجرة خفيفة، ليروا كيف تصرّف الرماد أثناء تحرّكه من الفوهة، عبر السحابة، وحتى وصوله إلى الأرض.

رصد سقوط الرماد من السماء إلى الأرض

لتتبع هذه الرحلة، دمج الفريق شبكة من الأدوات الأرضية مع نظام طائرة بدون طيار مخصص. قامت كاميرات على بُعد كيلومترات بقياس ارتفاع العمادة وحركتها. بالقرب من البركان، سجّلت حسّاسات ضوئية على الأرض عدد الجسيمات التي تصل كل دقيقة، وحجمها، وسرعة هبوطها، وحتى ما إذا كانت تحمل شحنة كهربائية. في الوقت نفسه، حلّقت طائرة بدون طيار على ارتفاع حوالي 500 متر فوق نقطة الإقلاع تحت السحابة المتحركة. قيّمت العدّادات المحمولة على متنها عدد وحجم الجسيمات المحمولة جواً الدقيقة جداً، فيما جمعت ألواح لزجة عينات من الرماد في الهواء. سمح مطابقة أوقات العينات ونماذج حاسوبية لمسارات الجسيمات للعلماء بمقارنة ما رصدته الطائرة في الأعلى بما وصل أخيراً إلى السطح.

كيف تلتصق حبيبات الرماد معاً

أظهرت العينات والقياسات أن حبيبات الرماد غالباً ما تصل ليس فقط كجسيمات منفردة بل أيضاً كتكتلات. تحت ظروف جافة إلى رطبة قليلاً، كانت الحبيبات تحمل شحنات كهربائية تساعدها على جذب بعضها البعض، مكونة عناقيد سائبة تتألف أساساً من رماد ناعم يكسو أو يحيط بقطع أكبر. في الظروف الممطرة، لعب الماء الدور المهيمن، مجمّعاً الرماد في كريات أكثر تماسكاً وقطرات مطر مملوءة بالرماد. عبر الأحداث الأربع كلها، كانت نسبة الرماد الموجودة داخل التكتلات أقل باستمرار في عينات الطائرة مقارنةً بعينات الأرض، ما يدل على أن العديد من التكتلات تتشكل خلال المئات القليلة الأخيرة من الأمتار من الانحدار، وليس فقط داخل السحابة الرئيسية.

مسارات سريعة للرماد الدقيق جداً

بشكل منفصل، كان من المفترض أن تنجرف حبيبات الرماد الدقيقة ببطء وتبقى معلّقة لفترات طويلة. ومع ذلك رصد عدّاد الجسيمات في الطائرة طبقات حادة وقصيرة الأمد من الجسيمات الدقيقة تحت السحابة، وسجّلت أجهزة القياس الأرضية نبضات وصول رماد لا يمكن تفسيرها بالاستقرار البسيط. أكدت نماذج حاسوبية لمسارات الجسيمات أن العديد من الحبيبات الصغيرة لم يكن من الممكن أن تسقط منفردة من العمادة إلى مواقع العينة. بدلاً من ذلك، يبدو أنها انزلقت في أصابع غنية بالرماد تنفصل عن السحابة وفي تكتلات متزايدة تسقط أسرع من الحبيبات الفردية. مع تشكّل التكتلات وتفتتها، يبقى بعض الجسيمات الدقيقة حرة لكنها تصل إلى الأرض بكفاءة أكبر مما تقترحه نماذج السقوط الفردي.

ماذا يعني هذا للسكان القريبين من البراكين

بالنسبة للمجتمعات القريبة، تُظهر هذه النتائج أن حتى الأعمدة اليومية المتواضعة يمكن أن تُلقي بالرماد إلى الأرض بسرعة أكبر وبقرب أكبر من الفوهة مما كان متوقعاً لأن الحبيبات تلتصق ببعضها أثناء السقوط. توضح الدراسة أن كلّاً من القوى الكهربائية والماء السائل يمكن أن يعززا بشدة هذا التكتّل، وأن المئات القليلة الأخيرة من الأمتار فوق الأرض هي منطقة نشطة خصوصاً حيث يعاد ترتيب الرماد بسرعة. من شأن احتساب هذه العمليات بشكل أفضل في توقعات الانتشار أن يحسّن تقديرات أماكن هبوط الرماد، ومدى كثافة الهواء، ومدة بقاء الجسيمات، مما يساعد المخططين والسكان على إدارة التأثيرات المستمرة للبراكين النشيطة بشكل متكرّر بصورة أفضل.

الاستشهاد: Thivet, S., Simionato, R., Fries, A. et al. In-situ evidence of volcanic ash aggregation during fallout from combined ground- and UAS-based observations. Sci Rep 16, 15083 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45460-x

الكلمات المفتاحية: رماد بركاني, ساكوراجيما, تكتّل الرماد, قياسات بالطائرات بدون طيار, هطول التفرا