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화산 폭발은 인명 피해를 유발하고 생태계를 파괴할 뿐만 아니라 화산재 분출로 인해 항공기 운행을 방해하고 기후에도 악영향을 미치는 등 막대한 재난상황을 일으킨다. 따라서 지하에서 발생하는 일을 연구한다면, 화산 폭발을 예측하여 이 같은 재난 피해를 최소화 할 수 있다. 프랑스의 Savoie Mont Blanc 대학의 Catherine Annen 박사는 화산에 대한 이해는 국제적인 사안으로, 화산 분출의 영향은 국경에서 멈추지 않는다고 설명했다. 예를 들어 지난 2010년 남부 아이슬란드에서 발생한 EyjafjallajOkull화산 분출은 비교적 적은 규모의 화산 분출이었음에도 불구하고 여전히 많은 사람들에게 회자되는 재난이다. 동 화산 분출로 인해 대기에 유입된 화산재들은 유럽전역으로 퍼져 유럽 대다수의 항공편이 취소되는 결과를 가져왔다. 최근 관측에 따르면, 다수의 큰 화산들이 분출 위기에 처해있는 것으로 밝혀졌다. 지진 관측 결과, 이탈리아의 Campi Flegrei는 초화산으로 나폴리 주변 수백만명의 사람들의 거주지와 근접해 있으며, 고열 지대(Hot zone)에 어마어마한 양의 마그마를 축적하고 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 이 같은 관측은 대개 화산 분출 전 몇 달, 몇 주 또는 며칠 전에 대략적인 예측만을 제공한다는 한계점을 가지고 있다. Annen박사는 지하에서 일어나는 일을 관찰할 수 없기 때문에 이 같은 불확실성이 발생한다고 설명했다. Annen박사를 포함한 지질학자들은 화산 분출과 관련된 몇 가지 명확한 이론을 가지고 있다. 기본적으로 지구 내부의 마그마는 주변 암석보다 밀도가 낮아 위로 솟아오르게 되며, 잠재적으로 화산과 같이 얇은 지각(crust)을 통해 분출된다. 이러한 마그마는 분출됨과 동시에 서서히 식는다. 운이 좋은 경우, 폭발하기 전에 얼어 붙거나 딱딱하게 굳는다. 반면, 근처 표면 압력이 같이 떨어지게 되면 용해된 가스가 방출되어 폭발 가능성이 높아진다. 이는 여러 번 흔든 탄산 음료 병을 여는 것과 같은 원리이다. 캐나다 몬트리올의 맥길(McGill)대학 화산학자인 Stephan Kolzenburg박사는 “forming 및 freezing 두 과정이 경쟁하면서 어느 과정이 우세한지에 따라 화산 폭발 여부가 결정된다”고 설명했다. 형성 및 응고 과정은 수학적 화산 모델의 핵심이다. Kolzenburg박사는 DTNAVOLC 프로젝트를 통해 두 프로세스 간의 경쟁과정을 이해하고 이를 지구표면의 지구물리학적 신호와 연결하여 화산 폭발이 발생할 가능성이 가장 높은 지역을 표시하는 지도를 개선하는 데 활용하고자 한다. 현재까지의 연구결과에 따르면, 마그마와 용암이 빠르게 흐를수록, 응고 속도도 빨라진다는 것을 발견했다. 그러나 모든 화산이 같은 방식으로 활동하는 것은 아니다. 오래된 화산은 마그마를 오랫동안 저장했기 때문에 젊은 화산보다 뜨거운 경향이 있으며, 이는 근처 지형의 팽창 정도에 영향을 미친다. Annen 박사는 화산의 연대가 화산 분출을 예측하는 지표들에 어떻게 영향을 미치는 지를 연구 중이다. 박사는 MAGMATS 프로젝트에서, 마그마와 가스의 상호작용을 컴퓨터로 시뮬레이션 하여 화산 지표들이 수천년에서 수십만년 동안 어떻게 변화했는지 연구 중이다. 박사는 이러한 지표에는 온도, 가스함량 및 마그마함량 등이 포함되며 이 지표들은 단순히 선형으로 변하지 않기 때문에 프로세스를 시뮬레이션 하기가 까다롭다고 설명했다. Annen박사는 연구결과를 이탈리아의 Campi Flegrei, 볼리비아의 Uturunku, 인도네시아의 Merapi 및 아이슬란드의 Krafla 등 4개 활화산에 적용할 예정이다. |
