As van vulkanen bedreigt vliegveiligheid
Kees
Floor; Zenit, juli/augustus 2004; laatste wijziging: 12 november 2004.
Vulkaanuitbarstingen vormen een dankbaar onderwerp voor satellietopnamen en ruimtefoto's en leveren fascinerende plaatjes op. Voor de bemanningen en passagiers van vliegtuigen valt echter minder te genieten: de vulkanische as vormt een regelrechte bedreiging voor de vliegveiligheid. De berichtgeving over locaties en verwachte verplaatsing van deze aswolken maakt onderdeel uit van de meteorologische waarschuwingen voor het vliegverkeer, die verder melding maken van bijvoorbeeld tropische cyclonen, zware onweersbuien, stof- en sneeuwstormen, ijsaanzetting en turbulentie.. 2. Een stukje vulkanische as. Duidelijk is te zien hoe ruw het is. De aangegeven lengte bedraagt 30 µm = 0.3 mm | Figuur 1. De 2911 meter hoge Merapi is een van Indonesië's actiefste vulkanen. De vulkaan ligt op Oost-Java in een van de drukst bevolkte gebieden ter wereld. Hij is al bijna tien jaar vrijwel onafgebroken actief en spuugt van tijd tot tijd tevens vulkanische as uit. De opname werd vanuit de ruimte gemaakt met een digitale camera op 24 augustus 2003. De vulkaan vormt een barrière voor laaghangende bewolking; daardoor is het aan de lijzijde helder, al bevindt zich daar natuurlijk wel de stoompluim. Bron: NASA. |
Vulkanische
as | 3. Vluchtroutes over het noordelijk deel van de Stille Oceaan en over het meest oostelijk gelegen deel van Rusland, komen over of dicht langs meer dan 100 vulkanen die mogelijk actief kunnen worden (rode driehoeken). Dagelijks worden over deze drukbevlogen routes meer dan 10000 passagiers en voor miljoenen euro's aan vracht vervoerd van en naar Azië, Noord Amerika en Europa. In het noordelijk gedeelte van de Stille Oceaan barsten elk jaar wel enkele vulkanen uit, waarvan de as meestal naar het oosten of noordoosten wordt geblazen, pal over de vliegroutes. |
Gevaren
De gevaren van vulkanisch as blijken duidelijk uit
een dramatisch voorval dat KLM-vlucht 867 overkwam op 15 december 1989. Het toetstel
vloog op een van de drukke vliegroutes van Oost-Azië over het noordelijk
deel van de Stille Oceaan naar Alaska (figuur 3) en had daar als bestemming Anchorage.
Tien uur nadat de op ongeveer 250 km afstand van Anchorage gelegen Redoubt actief
was geworden, begon de bemanning boven het Talkeetna-gebergte met de afdaling.
Kort daarna kwam de Boeing 747-400 in een aswolk terecht die niet op de radar
van het toestel zichtbaar was en ook niet op die van de verkeersleiding. Daarop
vielen alle vier motoren uit, waarmee tevens de instrumenten aan boord onbruikbaar
waren geworden voor zover ze niet werkten op batterijen. Terwijl de bemanning
driftig trachtte de motoren te herstarten en het buiten donker leek te zijn geworden
- op wat oplichtende deeltjes, het zogeheten St Elmusvuur, na -, drong bruin stof
het toestel binnen. Tevens ontstond er een penetrante zwavellucht. Vijf minuten
lang viel het toestel met 231 doodsbenauwde passagiers naar beneden en verloor
daarbij meer dan 3 km hoogte. Na zeven of acht pogingen de motoren te herstarten,
kreeg de bemanning er twee weer aan de praat. Pas op 2 km boven het ruige, bergachtige
en besneeuwde terrein lukte het, na veel verdere pogingen tot herstarten alle
vier motoren weer draaiend te hebben. De ramen van de cockpit leken te zijn gezandstraald;
je kon er niet meer doorheenkijken. Om iets te zien moesten de piloten naar opzij
buigen en zo goed en zo kwaad als het ging door een zijraampje naar voren kijken.
Gelukkig slaagde de bemanning erin het gloednieuwe maar zwaargehavende toestel
veilig aan de grond te zetten. De motoren waren geheel afgeschreven en de totale
schade bedroeg 80 miljoen Amerikaanse dollars.
Dergelijke voorvallen komen
vaker voor, al gaat het er niet altijd zo spectaculair aan toe. Zo was in 1982,
- toen een Boeing 747 van British Airways op 24 juni boven Indonesië in de
aswolk van de op West-Java gelegen vulkaan Galunggung terecht kwam -, al gebleken
dat motoren kunnen uitvallen, dat instrumenten haperen of onjuiste waardes tonen
en dat ramen van de cockpit en voorranden van vleugels, motoren en staartvlakken
als het ware gezandstraald worden. Nog zo'n geval: tijdens een uitbarsting van
de Guaga Pichincha in het Andes-gebergte in Ecuador landt er nog een Boeing 747-200
van Atlas Air op de nabijgelegen luchthaven van Quito, die vervolgens tien dagen
dicht bleef. Zo'n landing is sowieso al riskant, omdat de landingsbanen bij een
laagje vulkanisch as en stof van slechts 5 mm dikte al te glad zijn voor veilige
vliegoperaties. Om de schade die het vliegtuig in de aswolk had opgelopen, te
herstellen en het toestel weer vliegklaar te maken, waren twee technici acht dagen
full time in touw.
Totaal zijn in de afgelopen decades meer dan 90 toestellen
door aswolken van vulkanen gevlogen. Gelukkig vielen er in geen van die gevallen
slachtoffers; wel schatten experts de schade op minstens 250 miljoen dollar.
Detectie
Het lijkt vrij eenvoudig met gedetailleerde satellietbeelden
zoals die hierbij zijn afgebeeld, wolken met vulkanische as te lokaliseren en
het vliegverkeer te waarschuwen. Toch voldoet het huidige systeem van waarnemingssatellieten
niet aan de vereisten die de gebruikers in de luchtvaart daaraan stellen. Dat
komt doordat de diverse gebieden op aarde slechts een of enkele keren per dag
met de getoonde detaillering in beeld gebracht kunnen worden. Bij de uitbarsting
van 1980 van de St. Helens in de Amerikaanse staat Washington had de aswolk slechts
vijf minuten nodig om de hoogte te bereiken waarop het luchtverkeer plaatsvindt;
in die tijd legt een lijnvliegtuig 65 kilometer af. Daarom wil men al binnen vijf
minuten worden gewaarschuwd.
Met het thans beschikbare netwerk van satellieten
is een dergelijke waarschuwingssnelheid niet mogelijk. Satellieten boven de evenaar,
zoals de Europese METEOSAT's en de Amerikaanse GOES-satellieten, leveren hun gegevens
gewoonlijk 'slechts' eenmaal per half uur. Om de vulkanische as goed te kunnen
zien, is een nabewerking nodig die gebruik maakt van satellietmetingen op verschillende
golflengten, veelal in het infrarood; met het uitvoeren van die nabewerking is
ook tijd gemoeid. Met de Total Ozone Spectrometer (TOMS), waarmee verscheidene
polaire satellieten zijn uitgerust, kan vulkanische as eveneens worden opgespoord,
maar ook hier is de frequentie te laag en wordt zeker geen waarschuwingstijd van
vijf minuten gehaald. Er is dan ook aanvullende informatie nodig vanaf de grond.
Voor een aantal vulkanen is dat geen probleem: die worden door vulkanologen
vanaf nabijgelegen waarnemingsposten onafgebroken in de gaten gehouden. Bij sommige
vulkanen staan bovendien al webcams, maar bij de meeste andere is dat niet het
geval. Daar kan in de toekomst apparatuur worden geplaatst die vulkanische as
detecteert volgens hetzelfde principe dat de satellieten gebruiken. Verder wordt
er ook gewerkt aan instrumenten met infraroodsensoren die op vliegtuigen geplaatst
kunnen worden. Men verwacht dat zo'n apparaat vulkanische as kan zien tot op tachtig
kilometer afstand; daarmee krijgen de piloten voldoende tijd om van koers te veranderen
en andere vliegtuigen te waarschuwen. Naar zo'n apparaat bestaat ongetwijfeld
veel vraag. Zo zijn er elke dag driehonderd transatlantische vluchten tussen Europa
en Noord-Amerika die dicht langs IJsland komen, waar zich meer dan zeventig vulkanen
bevinden. Boven het noordelijk deel van de Stille Oceaan, waar het vliegverkeer
tussen Oost-Azië en Alaska plaatsvindt, is het ongeveer even druk; de vliegroutes
liggen boven of in de buurt van ongeveer honderd vulkanen in Japan, Rusland en
Alaska (fig. 3).
Waarschuwingen
Incidenten zoals hierboven
beschreven, sloegen in de luchtvaartwereld in als en bom. Vooral het bijna-ongeluk
met het KLM-toestel in 1989 gaf de aanzet tot talrijke maatregelen ter verhoging
van de vliegveiligheid. Tot nog toe zijn er geen slachtoffers te betreuren en
dat wil men graag zo houden. Piloten en vluchtplanners proberen dan ook koste
wat het kost aswolken van vulkanen te mijden. Zo doet de KLM alleen overdag vliegvelden
aan in Ecuador, waar vulkanen van de Andes naast of op geringe afstand van de
velden liggen; de piloten kunnen eventuele vulkanische activiteit dan direct zien
en de vereiste actie ondernemen.
Men is tijdens alle vluchten extra op zijn
hoede bij verschijnselen als elektrische ontladingen (elmusvuur), het binnendringen
van donkerbruin stof in de cockpit of de cabine, een zwavellucht, ongebruikelijk
scherpe schaduwen van de landingslichten op wolken, problemen met de motoren en
het teruglopen van de door de boordinstrumenten aangegeven vliegsnelheid; al deze
verschijnselen kunnen duiden op vulkanische as. Mocht een toestel toch nog onverhoopt
een aswolk binnenvliegen, dan zal men de wolk zo snel mogelijk weer verlaten,
desnoods door rechtsomkeert te maken. Verder zal men in de wolk zo min mogelijk
motorvermogen vragen en landen op het dichtstbijzijnde vliegveld.
Piloten
en vluchtplanners maken gebruik van de speciale, internationale berichtgeving
over wolken met vulkanische as. Doordat de verplaatsing van de aswolken wordt
bepaald door de wind, lag het voor de hand om de waarschuwingen voor dit verschijnsel
op te dragen aan meteorologische diensten en onderdeel te maken van de routinematige
meteorologische berichtgeving. Samenwerking met waarnemingsstations van vulkanen
en met de luchtverkeersleiding blijft echter geboden. Om dit te regelen werden
in 1995 op een bijeenkomst van de Internationale Organisatie voor Burgerluchtvaart
(ICAO) in Darwin (Australië) Adviescentra voor Vulkanische As (VAAC's) in
het leven geroepen, die elk verantwoordelijk zijn voor de berichtgeving over een
bepaald gebied van het aardoppervlak. Zij dragen er zorg voor dat de waarschuwingen
voor vulkanische as via de in de luchtvaart gebruikelijke kanalen terecht komen
bij de belanghebbenden. Ook leveren ze prognoses over de verplaatsing van de aswolken.
Niet alleen luchtvaart.
As van vulkanen brengt niet alleen voor
de luchtvaart gevaar en overlast. Dat bleek bijvoorbeeld tijdens de uitbarsting
van de St Helens in 1980, toen de donkere wolken die zich boven het gebied samenpakten,
geen onweerswolken bleken te zijn, maar aswolken. We zagen reeds dat onder dergelijke
omstandigheden start- en landingsbanen glad worden; hetzelfde geldt voor autowegen.
Bij snelheden van 10 km/uur of meer warrelt er bovendien zoveel stof op, dat het
zicht wordt belemmerd en er zich ook daardoor verkeersongevallen voordoen. Door
het gewicht van de as storten daken in. Natte vulkanische as is extra zwaar en
bovendien geleidend, waardoor het kortsluiting kan veroorzaken in apparatuur en
transformatoren van hoogspanningsleidingen. Ook verstopt de as luchtfilters, waardoor
apparaten oververhit raken en uitvallen. Verder veroorzaakt het ademhalingsproblemen,
brengt het schade aan landbouwgewassen en vormt het een bedreiging voor met name
grazend vee, dat verhongert, uitdroogt of vergiftigd raakt.
Figuur 4(linksboven). Een rookpluim ontsnapt uit de vulkaan Sakura-Jima op Japan (midden op het satellietbeeld. Meer naar links is een zogeheten wervelstraat van Von Kármàn te zien achter het Zuid-Koreaanse eiland Cheju. Datum: 7 december 1999. Satelliet: SeaStar. Instrument: SeaWifs. Bron: NASA.
Figuur 6. Vulkanische as van een eerdere uitbarsting is door een stevige wind opgepikt, zodat zich opnieuw een aswolk vormt boven de Golf van Alaska en het eiland Kodiak. De as is uiteraard net zo gevaarlijk als de as van een actieve vulkaan. Datum: 21 september 2003, middagbaan. Satelliet: Aqua. Instrument: MODIS. Bron: NASA. | |
|