Como muchos que crecieron en Alemania del Este, El Dr. Gert Lube siempre anhelaba viajar y explorar diferentes lugares. Diez años después de la caída del Muro de Berlín, cuando era estudiante de primer año de geología en la Universidad de Greifswald, se enteró de una excursión a Islandia y aprovechó la oportunidad.

A pesar de que el viaje solo estaba abierto a estudiantes de segundo y tercer año, El Dr. Lube se las arregló para seguir su camino. Fue un viaje que cambiaría el curso de su vida para siempre y despertaría su interés por la vulcanología.

"Me crié en un país con fronteras cerradas, así que aproveché todas las oportunidades que se me presentaban para ir al extranjero y ver paisajes que no había visto antes. Vi mi primer volcán en esta excursión, y me asombró bastante lo diferente que era un paisaje volcánico de todo lo que había experimentado hasta entonces.

"Sabía muy poco sobre los volcanes en esta etapa, pero ese viaje de campo a Islandia fue un comienzo. Cuando regrese Le pregunté a mi profesor si podía hacer un proyecto de investigación en la zona y busqué personas que pudieran contarme más sobre los volcanes, "Dice el Dr. Lube.

Su búsqueda de más conocimientos lo llevó a obtener varias becas en el Reino Unido en la Universidad de Bristol y la Universidad de Cambridge, incluida una temporada como vulcanólogo en el Observatorio del Volcán de Montserrat en las Indias Occidentales, antes de completar su doctorado. en la Universidad de Kiel en el estado de Schleswig-Holstein, en el norte de Alemania.

Poco más de dos décadas después, el Dr. Lube es ahora profesor asociado de vulcanología física en la Universidad de Massey, donde lidera el grupo de investigación de Vulcanología Física y Mecánica de Fluidos Ambientales. Los intereses de investigación del Dr. Lube incluyen vulcanismo explosivo, física y sedimentología de los flujos naturales de fluidos granulares, estratigrafía volcánica y ciencia de peligros naturales.

Olas letales de rápido movimiento gases tóxicos y cenizas

En Massey, Dr. Lube también dirige el simulador de erupciones a gran escala, la instalación experimental a gran escala de erupción de flujo piroclástico (PELE para abreviar) ubicada en la vieja sala de calderas en el campus de Manawatū.

Los flujos piroclásticos, también conocidos como corrientes de densidad piroclástica (PDC), son avalanchas de calor, gases tóxicos y cenizas, que pueden alcanzar temperaturas de 700C y destruir todo a su paso durante las erupciones volcánicas. Fueron flujos piroclásticos los que destruyeron la ciudad romana de Pompeya en el año 79 d.C.

A principios de este año, El Dr. Lube publicó un artículo en la prestigiosa revista de revisión por pares Naturaleza Revisa la Tierra y el Medio Ambiente , habiendo sido invitado a enviar el artículo. El papel, Comportamiento de flujo multifásico y predicción de peligros de corrientes de densidad piroclásticas, coescrito por el Dr. Lube y sus colegas de la Universidad de Oregon (EE. UU.), el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología en Italia y la Universidad Estatal de Boise (EE. UU.) Considera cómo nuestra comprensión de las corrientes de densidad piroclásticas ha avanzado en la última década.

La naturaleza letal de las corrientes de densidad piroclásticas hace que el desarrollo de modelos de peligro robustos sea una prioridad. Sin embargo, en el artículo, el Dr. Lube describe cómo la complejidad de las interacciones gas-partícula dentro de los PDC, así como su naturaleza hostil, realiza mediciones cuantitativas de las propiedades del flujo interno, y la validación de modelos de riesgo, desafiante.

En la última década, avances importantes de experimentos a gran escala, Las observaciones de campo y los modelos computacionales y teóricos han proporcionado nuevos conocimientos sobre la enigmática estructura interna de los PDC e identificado los procesos clave detrás de su movimiento fluido.

La revisión prospectiva también describe las vías de investigación futuras y los desafíos sobre cómo se debe utilizar el progreso reciente en la comprensión para desarrollar modelos de peligros sólidos que se puedan implementar con confianza para la seguridad pública.

Desarrollar modelos de riesgo sólidos

Es esta misma necesidad de seguridad pública, pronóstico y mitigación de peligros que guía la investigación del Dr. Lube. Combina su trabajo de campo con la actividad volcánica antes y después de las erupciones para cuantificar lo que está sucediendo en el aire y luego utiliza métodos computacionales y experimentales para sintetizar los procesos volcánicos para comprenderlos mejor y desarrollar modelos de riesgo.

“En vulcanología, el área que más me gusta es el proceso que involucra cualquier tipo de material que fluye. Se trata principalmente de procesos muy explosivos como avalanchas volcánicas que corren montaña abajo o columnas volcánicas que descienden de respiraderos volcánicos a una velocidad de varios cientos de metros por segundo y luego hacer algunas locuras en la atmósfera, mientras interactúan con el paisaje y la infraestructura.

"Tratar de comprender estos procesos complejos y caóticos de una manera que pueda pronosticarlos es algo que realmente me impulsa porque ahí es donde veo la oportunidad de hacer algo útil con nuestra ciencia".

Su investigación implica trabajar con numerosos interesados ​​desde hace mucho tiempo, incluido el Ministerio de Defensa Civil y Gestión de Emergencias, el Departamento de Conservación, El ejercito, y policía, sobre los planes y procedimientos de evacuación inmediatamente después de las erupciones de los volcanes de la meseta central de Nueva Zelanda.

"Las corrientes de densidad piroclástica ocurren en todos los volcanes de Nueva Zelanda, causan más de un tercio de todas las muertes volcánicas, ponen en peligro directamente a más de 500 millones de personas en todo el mundo, lo que los convierte en los fenómenos volcánicos más peligrosos que se conocen, "Dice el Dr. Lube.

Despertar volcanes

La última gran erupción del monte Taranaki, uno de los volcanes de alto riesgo de Nueva Zelanda ocurrió alrededor de 1854, y aunque puede estar inactivo ahora, El Dr. Lube dice que no se trata de si estallará, pero cuando.

"Taranaki es uno de los volcanes más activos que tenemos en Nueva Zelanda en escalas de tiempo geológicas y su hermano gemelo en Indonesia, Monte Merapi, es el volcán más peligroso del mundo. Es por eso que parte de mi investigación se centra en Indonesia para comprender no cómo el volcán Merapi está operando per se, pero, ¿cómo podemos traducir este conocimiento en la predicción de lo que definitivamente sucederá con mayor probabilidad en nuestra generación? Incluso si Taranaki está inactivo ahora, hay una probabilidad muy alta de que se despierte y tenga fases de erupción que durarán décadas en nuestra vida ".

Indonesia is the nation with the largest number of active volcanoes—over 120 active volcanoes and around five million people within the danger zones—but its vulnerability to natural hazards does not end there, says Dr. Lube. It is also prone to earthquakes, inundaciones and tsunamis.

"It's very sad how people get struck by natural disasters again and again, and they lose everything and then they very bravely rebuild their lives again. Over my decade of work in Indonesia I have become good friends not only with the researchers there but also the locals. It is very different to New Zealand where we are relatively safe; even if we have natural hazards, we can deal with these much better than in a third-world country like Indonesia."

One-of-a-kind eruption simulator

En la última década, Dr. Lube and Massey colleagues have been at the forefront of the development of new volcanic hazards models. At the PELE, the large-scale eruption simulator facility, the researchers synthesize the natural behavior of volcanic super-hazards and generate these flows as they occur in nature, pero a menor escala.

The team has made important discoveries of the complex processes behind the motion and the internal structure of the hot currents

The limited knowledge on volcanoes and the difficulties in developing mathematical models prompted Dr. Lube to build Massey's one-of-a-kind eruption simulator. "The problem with volcanoes is that they are extremely violent and so wild that we know in fact very little about them. We know very little about how they operate inside and that makes it extremely difficult to develop mathematical and physical models to inform decision-makers and forecast what kind of damage they can do, and how they interact with natural topography, with buildings and infrastructure."

The simulator scales down all the physical properties of a large event so they can be safely observed and measured. It is composed of a 13-meter high tower, where volcanic material is heated inside a hopper and released down a 12-meter channel, while high-speed cameras and sensors capture the data. The experimental eruptions typically only last 10 to 20 seconds but take about one month to prepare.

"The pyroclastic flow simulator is unique in the world and is the only place where we can synthesize conditions just as they would occur in a volcanic eruption. It's been very cool for volcanology in New Zealand and globally and has led to international experts visiting us in Manawatū and wanting to collaborate and do research with us."

Kiwi ingenuity

Perhaps the most surprising thing about the simulator was how relatively easy it was to get it built with the help of local engineers and some Marsden funding. "I've been quite lucky in that I got to know some local engineers at the time, who were excited enough about this project to help in designing, building and testing a facility at a scale for which there was no previous blueprint and scientific experience out there. A través de los años, we continued to work with the same engineers to advance our measurement capabilities and to add scenarios for a large number of volcanoes and hazard scenarios, " Dr. Lube says.

Desde 2019 Dr. Lube and his team lead an international initiative to intercompare and advance current volcanic flow hazard models. In a just started Marsden-funded project "Turbulent volcanic killers—how volcanic eruptions become ferocious, " the volcanologists plan to investigate the physical processes behind the destructiveness of pyroclastic flows.

As part of the Marsden research, the team will investigate the exact processes that occurred on Whakaari / White Island last year. When the island erupted in December 2019 the tragic death of 21 people and major injuries of 26 people visiting the island was caused by the pyroclastic density currents.

Whakaari / White Island

Entonces, does Dr. Lube think the eruption on White Island could have been foreseen? Although the volcanologists at earth-science research and monitoring body GNS Science had seen an increase in volcanic activity in the months preceding its massive eruption, Dr. Lube says with current knowledge the timing of the eruption on 9 December 2019 could have not been predicted with any certainty.

He points out that White Island had been and continuous to be in a very active state with several outbreaks in the past decade, the last of which in 2016 was very similar to the one in 2019—the main difference being the lack of tourists on the island at the time.

Bastante, él dice, the big question is whether people should be allowed to be anywhere near the vent sides of a volcano [the opening through which lava and gasses erupt]. "En mi opinión, definitely not and I see a lot of change in legislation as a result of this disaster."

Dr. Lube says White Island was unusual in that the pyroclastic was slow and low in energy:"Despite this, the pyroclastic density current was the only killer which just goes to prove how extremely lethal these phenomena are and it drives me more to try and understand how they work."

Our scientific understanding of how volcanoes work is changing, in part fuelled by numerous collaborations by experts in the field and a desire to help prepare for future eruptions and save lives.

Far from being a narrow field, Dr. Lube explains, the study of volcanology is broad and involves mathematics, física, chemistry and computational science. "You can't be an expert in all these fields and working with these experts who come to Massey is really important."

"It is very collegial, and we have to work as a large global research community because these volcanic hazards are real hazards and many of us, especially those working in New Zealand have to inform decision-makers of what to do in certain situations. It is important for public safety."