През лятото на 1991 г. вулканът Пинатубо във Филипините изригва с разрушителна сила. Активността започва на 12 юни и достига своя връх три дни по-късно с мощна експлозия. Пирокластични потоци от нажежени скали и газове заливат склоновете, а върхът на вулкана е унищожен, оставяйки калдера с ширина около 2,5 километра.

Над 800 души губят живота си, но последствията можеха да бъдат значително по-тежки. В района живеят около 250 000 души, включително в близост до голяма американска военновъздушна база. Месеци преди катастрофата учени от САЩ и Филипините започват наблюдение на вулкана. В началото на юни Пинатубо вече изхвърля пепел и лава, което води до евакуация само дни преди основното изригване.

Учените спасяват много човешки животи, но прогнозите им са по-скоро добре информирани предположения, отколкото точни прогнози като тези за времето. Те не могат с висока степен на сигурност да определят кога ще започне изригването или как ще се развие. Повече от три десетилетия по-късно това остава сериозен проблем във вулканологията.

Днес инструментите са значително по-прецизни, машинното обучение ускорява анализа на големи обеми данни, а учените разполагат с по-задълбочено разбиране за движението на магмата под земната повърхност.

Това подтиква Робин Джордж Андрюс, професионално обучен вулканолог и автор на текста, публикуван в WIRED, да постави важния въпрос: възможно ли е в бъдеще вулканичните изригвания да се прогнозират така, както се прогнозира времето?

Например учените да могат да кажат, че след седмица има 80% вероятност даден вулкан да изригне, както и каква ще бъде приблизителната сила на експлозията и накъде могат да се насочат опасните вулканични потоци.

„Краткият отговор е да. Иначе нямаше да се занимавам с това“, казва пред Андрюс Диана Роман, вулканолог в Carnegie Science.

Метеоролозите наблюдават атмосферата непрекъснато, но при вулканите това не е възможно. Магмата се намира на километри под земната кора, а много активни вулкани изригват едва веднъж на няколко десетилетия. Освен това всеки вулкан има различна структура, химичен състав на магмата и история на изригванията.

Температурата и налягането в магменото огнище, съдържанието на газове и кристали, здравината на скалите и движението на тектоничните плочи са сред факторите, които могат да определят дали натрупаното напрежение ще предизвика изригване.

Изригване на вулкан наруши стотици полети в Джакарта – второто най-натоварено летище в Югоизточна Азия

Въпреки това учените вече разпознават много от предупредителните сигнали. Сеизмометрите отчитат разпукването на скалите при движението на магмата нагоре. Сателити и наземни сензори следят деформациите на земната кора, а газовите детектори могат да покажат, че магмата се приближава към повърхността.

Проблемът е, че тези сигнали невинаги водят до изригване.

„Едва 50% от вулканичната активност, която изглежда така, сякаш ще доведе до изригване, действително завършва с такова“, обяснява Джесика Джонсън, геофизик в University of East Anglia.

При вулкани, които изригват сравнително често, учените вече постигат впечатляваща точност. При Стромболи и Етна в Италия например съществуват системи, които могат да предупредят за изригване няколко часа предварително.

При Килауеа на Хаваите и вулканичните системи на полуостров Рейкянес в Исландия учените могат да проследяват движението на магмата под земята и в някои случаи да определят къде тя ще достигне повърхността в рамките на около час.

Подобни случаи обаче все още са изключение. При много други вулкани толкова кратко предупреждение не би било достатъчно, за да се проведе безопасна евакуация.

Според Андрюс големият нерешен въпрос е какво кара една сравнително стабилна магмена система внезапно да премине към изригване.

„Все още не разбираме изцяло основната физика“, признава Роман.

Един от опитите за преодоляване на тази празнина е проектът Ex-X: Expecting the Unexpected, ръководен от University of Bristol. Изследователите наблюдават вулканите в Източните Кариби с помощта на стотици сеизмометри и мрежи от оптични кабели. Системи за машинно обучение анализират минимални промени в сеизмичните сигнали, които могат да покажат как движението на магмата води до изригване.

Тези алгоритми вече позволяват обработката на обеми от данни, които учените трудно биха анализирали самостоятелно. Те допринасят за откриването на неизвестни досега пътища, по които се движи магмата, и за проследяването ѝ почти в реално време.

Сеизмологията обаче не е достатъчна. Необходимо е учените да разберат как комбинацията от разтопена скала, газове и кристали определя поведението на магмата и защо някои вулкани преминават от спокойно изливане на лава към експлозивно изригване.

Една от най-амбициозните инициативи е Krafla Magma Testbed в Исландия, който трябва да се превърне в първата директна обсерватория за магма в света.

Как един вулкан може да промени енергийната карта на САЩ

Прогноза за Фуджи като прогноза за времето?

Крайната цел е много по-амбициозна. Ако учените успеят да съберат достатъчно геофизични и геохимични данни от различни вулкани, те биха могли да открият общите физични закономерности зад изригванията.

На тази основа би могъл да бъде създаден модел, в който се въвеждат текущите данни за конкретен вулкан, например Фуджи в Япония, и който изчислява най-вероятния момент, тип и продължителност на бъдещо изригване.

Не всички специалисти обаче са на мнение, че това ще бъде възможно за всеки вулкан. Особено трудни ще останат системите, които изригват веднъж на няколко столетия или преминават от покой към опасна активност в рамките на часове.

Други учени смятат, че основният проблем е липсата на достатъчно данни.

„Просто не сме наблюдавали достатъчно много различни системи да изригват“, отбелязва геофизикът Мариус Ишкен. Според него тази празнина постепенно ще бъде запълнена.

За Робин Джордж Андрюс най-вълнуващата перспектива е бъдеще, в което хората, живеещи около опасни вулкани, няма да получават предупреждение само часове предварително, а ще разполагат с дни или дори седмици, за да се отдалечат от опасността.