Framrás atburða í Bárðarbungu og Holuhrauni

Fjöldi skjálfta er einn mælikvarði á virkni Bárðarbungu.  Fyrsta myndin sýnir uppsafnaðan fjölda skjálfta undir eldstöðinni frá upphafi óróans hinn 16. ágúst 2014.   Betri mæling væri að skoða uppsafnað skjálftavægi, því skjálftarnir eru að sjálfsögðu misstórir,  en ég hef ekki aðgang að þeim gögnum.  Í þessu tilfelli skiftir það ekki svo miklu máli, því stóru skjálftarnir (um 5 til 5,5) hafa alltaf verið fyrir hendi.   Það er greinilegt að eftir umbrotin miklu í lok ágúst og byrjun september, þá hægði mikið á,  og skjálftavirkni var nokkuð stöðug  þar til hægði á henni enn meir í kringum 13. október.   

Annað línurit sem ég læt fylgja hér með, er þróun á flatarmáli hraunsins í Holuhrauni. Gögnin eru frá Fjarkönnun ehf.,  TerraSAR gervihnetti og vef Veðurstofunnar.  Eins og myndin sýnir, þá óx flatarmál hraunsins nokkurn veginn línulega í september, en í október hefur kúrvan greinilega beygt af og vex nú flatarmálið hægar en áður. Það geta verið tvær orsakir á því: (1) að meira magn af kviku fari í að gera hraunið þykkara, eða (2) að framleiðsla á kviku upp á yfirborð sé að minnka.  Aðeins upplýsingar um þykkt hraunsins geta skorið úr um það, en ég hyllist að því að það hafi smátt og smátt dregið úr hraunrennsli.  Það verður fróðlegt að fylgjast með þessari þróun, því hægt er að nota þessa kúrvu til að spá fyrir um hvenær hraun hættir að renna.  Það gerist þegar kúrvan er orðin lárétt.   Verður það samtíma því, að sig íshettunnar yfir Bárðarbungu hættir?  Enginn veit, en við fylgjumst spennt með.

 

Sigdalurinn í Holuhrauni

Þegar kvikugangur brýtur sér leið í gegnum jarðskorpuna, þá myndast sprunga og jarðlögin sitt hvoru megin við ganginn þrýstast til hliðar.  Gangurinn tekur meira pláss.  Af þeim sökum gliðnar landið fyrir ofan, eins og fyrsta myndin sýnir. Landið gliðnar og spilda dettur niður fyrir ofan ganginn, sem við köllum  sigdal.  Slíkur sigdalur hefur myndast í syðri hluta Holuhrauns.   Ein besta myndin af þessum sigdal er radar mynd, sem var tekin úr gervihnettinum TerraSAR-X.   Það er Íslenska fyrirtækið Fjarkönnun ehf. sem er samstarfsaðili í verkefninu IsViews með Ludwig-Maximilians-Universität í Munich.  Myndir þeirra eru sérstakar, þar sem þær ná allt að 11 cm upplausn.  Sjá frekar hér:  http://www.isviews.geo.uni-muenchen.de/index.html

Radarmyndin sýnir nýju hraunin (rauðar útlínur) og norður jaðar Dyngujökuls neðst.  Bláu örvarnar benda á misgengin, sem afmarka sigdalinn. Takið eftir að vestara misgengið virðist ná inn á Dyngujökul og hefur sennilega orsakað hliðrun á yfirborði hans. Þetta misgengi kemur einnig fram á radarmynd sem var tekin úr TF-SIF hinn 1. September.  Snörun á þessum misgengjum er sögð vera allt að 8 metrar.  Sigdalur af sömu gerð umlykur einnig gígaröðina, sem Lakagígar mynda frá Skaftáreldagosinu árið 1783. 

Magn og flæði gosefna frá Holuhrauni

Blámóðan, sem kemur upp í gosinu í Holuhrauni inniheldur mikið magn af brennisteinstvíoxíði (SO2).   Þessi móða berst yfir landið og getur verið hvimleið þegar hún berst í byggð.   Hvað er mikill brennisteinn í basalt kvikunni?  Ég hef ekki séð neinar greiningar á því ennþá, en við getum farið nærri um það út frá efnasamsetningu kvikunnar. Fyrsta myndin sýnir hlutfallið milli járns í basalti og brennisteins.  Basalt af því tagi, sem nú gýs í Holuhrauni inniheldur yfirleitt um 13% járn oxíð, en það bendir til að brennisteinsmagn uppleyst í kvikunni sé um 1500 ppm  S, eins og myndin sýnir, eða 0,15%.  Til að áætla flæði af brennisteini, þá þurfum við að vita hraunflæðið.

Meðalhraunflæðið hefur verið áætlað á bilinu 230-350 m³/s.  Þetta getur verið nærri lagi. Við vitum að flatarmál hraunsins er um 56 ferkílómetrar, og gosið hefur staðið yfir í um 46 daga. Þá ætti að vera komið upp á yfirborðið um eða yfir 914 milljón rúmmetrar.  Samkvæmt þessum tölum ætti þykkt hraunsins að vera um 16 metrar að meðaltali.  Þetta er nokkuð há tala fyrir hraunþykkt, en sennilega er hraunflæði um 230 m³ á sekúndu samt nærri lagi.

Eðlisþyngd kvikunnar er um 2,75 g/cm³, en eðlisþyngd hraunsins er töluvert minni, vegna holrýmis og gasblöðrumyndunar. Sennilega er eðlisþyngd hraunsins um eða rétt rúmlega  2 g/cm³.  Þá er hraunrennsli um 500 til 700 tonn á sekúndu.  Hraunrennsli er því um 500,000 til 700,000 kg á sekúndu.  Brennisteinn S, sem leysist  úr læðingi úr kvikunni þegar hún kemur upp á yfirborðið í gosinu er sennilega um helmingur af öllum brennisteini.  Þá berst út í andrúmsloftið um 0,08% af 500 til 700 þúsund kg af kviku á sekúndu. Þá er brennisteinsmagnið S sem fer út í andrúmsloftið í mesta lagi 0,37 til 0,5 þúsund kg á sek., eða  0,7 til  1 þúsund kg af SO2.  Það er um 60 til 86 þúsund tonn af SO2 á dag. 

TOMS gervihnötturinn frá NASA mælir SO2 magn í lofthjúpnum daglega yfir Íslandi og síðan gosið hófst eru tölurnar eins og myndin sýnir, frá 5 og upp í 20 þúsund tonn af SO2 á dag.     Vefsíða Veðurstofunnar og Háskóla Íslands telur hinsvegar að SO2 sé allt að 35 þúsund tonn  á dag.  Við höfum því tölur um flæði á brennisteinstvíoxíði frá þremur stöðum: (1) líklegu brennisteinsmagni í kvikunni, (2) frá TOMS gervihnetti, (3) frá áætlun Veðurstofu og Háskólans. Tölurnar sýna að losun brennisteinstvíoxíðs er tugþúsundir tonna á dag.  Ég treysti tölunni, sem er byggð á uppleysanleika brennisteins í kvikunni, best: losun af SO2 um 60 þúsund tonn á dag.

Gasið brennisteins tvíoxíð (SO2) breytist á endanum í brennisteinssýru (2 H2SO4), eins og þessi jafna sýnir:

2 SO2 + 2 H2O + O2 → 2 H2SO4

En það er flókin keðja af efnahvörfum og þar á meðal myndast brennisteins þríoxíð (SO3) á þeirri leið.  Þessi keðja efnahvarfa tekur eina til þrjár vikur í lofthjúpnum, en að lokum myndast svifryk eða aerosol af ögnum eða dropum af brennisteinssýru H2SO4 sem  getur svifið nokkuð lengi, valdið sárindum í augum og fleiri vandamálum.   

Besta myndin af Holuhrauni

NASA gaf út nýlega þessa mynd, en hún er tvímælalaust besta myndin af Holuhrauni hinu nýja.  Drullugur Dyngjujökull er í suðri, í norðri er Askja, með Öskjuvatn og þar skammt frá er dyngjan Vaðalda. Rétt fyrir vesta Holuhraun er dyngjan Urðarháls í norður rönd Dyngjujökuls og þar rétt hjá er Kistufell. Móðuna ber til austurs, en takið eftir að móðan kemur öll upp frá virku gígunum, ekki hinu renanndi hrauni, sem streymir í norðaustur átt.

Sambandslaust við Bárðarbungu

Það gerðist um kl. rúmlega sex í gærmorgun.  GPS mælirinn, sem situr á miðri íshellunni yfir Bárðarbungu hætti að senda, eins og sjá má á myndinni til vinstri.  Við skulum vona að hann komist aftur í gang sem fyrst, því án hanns vitum við ekkert um sigið í öskjunni.  Myndin sýnir að það var töluverður órói á GPS mælinum áður en hann hætti að senda.  Enginn veit hvaða sögu hann hefur að geyma.

Er hægt að nota sig Bárðarbungu til að spá fyrir um goslok í mars 2015?

 

 

Eins og ég hef bent á í síðustu bloggfærslu hér, þá er sigið á íshellunni yfir öskju Bárðarbungu ekki línulegt, heldur kúrva. Sjá myndina sem fylgdi siðasta bloggi.  Það er að segja: sigið hægir smátt og smátt á sér með tímanum.  Sú kúrva sem passar best við gögnin er sennilega polynomial kúrva.  Athugið að sigið er nú um 12 metrar, síðan GPS tækið á miðjum jöklinum tók að senda frá sér mælingar hinn 12. september. Dóttursonur minn Gabriel Sölvi hefur tekið gögnin og kemur upp með eftirfarandi niðurstöðu:  “Með því að athuga fallið sem forritið hefur myndað um bestu línu hef ég fundið lággildi þess:

f(x)=-0,0013x^2+0,4486x-0,3885

d/dx(f(x))=f'(x)=-0,0026x+0,4486

f&#39;(x)=0 þ.þ.a.a 0,0026x=0,4486<->x=172,54

Við gerum því ráð fyrir að á 173 degi frá 12. september sé líklegast að gosið muni enda. Sem er held ég í mars 2015.   Þá mun sigið hafa orðið f(172,54)=38,3 eða u.þ.b 38 metrar.”

Forsendur fyrir slíkri spá eru þessar:  Það er kvikuþró undir Bárðarbungu, á um 8 km dýpi. Kvikuþrýstingur í þrónni leiddi til þess, að kvika braust út og myndaði kvikugang til norðurs, sem kom upp í Holuhrauni.  Rennslí kviku út úr þrónni hefur dregið úr þrýstingi inni í henni og valdið sigi á botni öskjunnar fyrir ofan. Með tímanum dregur úr þrýstingi og sigið hægir á sér, og einnig þar með minnkar rennsli upp í Holuhraun.  Þetta er einfaldasta sýnin á atburðarásina og ekki endilega sú réttasta, en einhversstaðar verðum við að byrja...

Hvað er framundan í Bárðarbungu?

Sigið í íshellunni yfir öskju Bárðarbungu heldur áfram og Holuhraun heldur einnig áfram að stækka. Myndin frá Veðurstofunni sýnir sigið, eins og það kemur fram á GPS mæli, sem er staðsettur yfir miðri öskjunni. Við fyrstu sýn virðist sigið línulegt, en svo er ekki. Ég hef dregið rauða línu yfir myndina, og þá er augljóst að sigið er einhverskonar exponential function.  Sigið beygir af með tímanum, það hægir á sér. Það er því lógiskt að halda að með tímanum verði kúrvan enn flatari og nálgist lárétta stöðu.  Þá er sigi lokið og þá gæti gosinu einnig verið lokið.  Sig verður vegna þess að kvika streymir út úr kvikuhólfi Bárðarbungu, lækkar þrýsting í þrónni og þá sígur þak kvikuþróarinnar (botn öskjunnar) niður.  En þetta er einfaldasta túlkun gagna og margt getur komið fyrir, sem ruglar svo einfaldaða mynd.  En samt sem áður eru hér vísbendingar um að stöðugt dragi úr sigi og ef til vill úr gosinu á sama hátt.  Hvað sem öðru líður, þá held ég að líklegasta spá um gang mála sé sú, að sig og gos haldi áfram á sama hátt, en smátt og smátt dragi úr virkninni, eins og kúrvan fyrir ofan bendir á. En það eru mánuðir....

Ykkur er boðið í bíó

Nú þegar hausta tekur er réttí tíminn til að koma sér fyrir í sófanum og horfa á bíó. Í þetta sinn býð ég ykkur upp á að sjá myndina Year Without a Summer, eða Árið Sumarlausa.  Þessi heimildamynd var gerð árið 2005 og hún fjallar um stærsta eldgos jarðar, þegar Tambora á Indónesíu gaus í apríl árið 1815.  Þar kom upp um eitt hundrað rúmkílómetrar af kviku.  Til samanburðar komu upp um 15 rúmkílómetrar þegar Skaftáreldar brunnu árið 1783.  Nú er kominn upp um hálfur rúmkílómeter í Holuhrauni.  Í myndinni er fjallað um eldfjallarannsóknir mínar á þessu eldfjalli, en ég hóf störf þar árið 1986.   Bein afleiðing gossis var sú, að um 117 þúsund létust, en óbein afleiðing var að loftslag kólnaði um heim allan í tvö til þrjú ár.  Kólnunin varð vegna þess að mikið magn af brennisteinsgasi barst upp í heiðhvolf, þar sem brennisteinsslæðan endurkastaði sólarljósi frá jörðu og kældi jörð alla.  Sjón er sögu ríkari: hér má sjá myndina á Vimeo:  https://vimeo.com/100239205

Sláið inn lykilorðinu tambora til að komast inn.

Er bráðnun hluti af öskjusiginu?

GPS mælirinn, sem situr á miðri íshellunni yfir Bárðarbungu sígur hægt og hægt, en alls ekki reglulega. Nú mun heildarsig vera komið niður í um 30 metra.  Einfaldasta skýringin á siginu er að botn öskjunnar sé að síga niður í kvikuþróna undir. Við það myndast stórir jarðskjálftar á hringlaga misgengi, af stærðinni 5 til 5,4.  En hægfara sig er einnig í gangi á tímum milli skjálftanna. Er það vegna þess að jarðskorpan er að jafna sig eftir skjálftann, eða er það ef til vill vegna bráðnunar jökulsins  á botni öskjunnar?  Myndin sýnir báða þessa möguleika. Í dag og undanfarna sólarhringa hefur sigið verið mun óreglulegra en áður.  Sumir segja að íshellan sé farin að hoppa upp og niður eins og ísfleki ofan á polli.  Ef slik bráðnun á sér stað, þá leitar vatnið upp milli jökuls og fjallsins, eins og myndin sýnir.  Það árf að komast upp í 1350 m hæð til að streyma yfir dýpsta skarðið í öskjunni, til norðausturs.  Öskjubotninn er í 1100 metra hæð.

Stóra öskjusigið

Stærsta öskjusigið til þessa undir Bárðarbungu varð um kl. 5 í morgun.  Þá seig miðja jökulsins yfir Bárðarbungu um meir en einn meter, samkvæmt GPS mælinum, sem er staðsetur yfir miðri öskjunni.  Sjá mynd hér með, sem er af vef Veðurstofunnar.  Ekki er enn ljóst hvort jarðskjálfti hefur verið þessu samfara, en sennilega er þó svo.  Eftir er að yfirfara jarðskjálftagögnin áður en þau birtast á vefnum. Þetta boðar einhverja rúmmálsbreytingu í kvikuþrónni og ef til vill aukið streymi kviku í ganginum og upp á yfirborð.

Viðbætir: Skömmu síðar hefur yfirborð jökulsins hækkað, og er því heildarsigið í þessu atviki um 30 cm.  En þessi sveifla er einkennandi um meiri óróa í lóðréttum hreyfingum jökulsins  undanfarinn sólarhring.  Ef til vill er þaðvegna þess að jökullinn er bæði að brotna og síga.