Ниос

Ниос
Координаты: 6.438056, 10.2988896°26′17″ с. ш. 10°17′56″ в. д. / 6.438056° с. ш. 10.298889° в. д. (G) (O) (Я) (T)
Высота над уровнем моря	1090 м
Длина	2,0 км
Ширина	1,2 км
Площадь	1,58 км²
Объём	0,15 км³
Наибольшая глубина	208 м
Ниос
Категория на Викискладе

Координаты: 6°26′17″ с. ш. 10°17′56″ в. д. / 6.438056° с. ш. 10.298889° в. д. ^{(G) (O) (Я)}6.438056, 10.298889

Ниос — кратерное озеро в Камеруне.

Геологические данные

Высокогорное (1 090 м над уровнем моря) озеро Ниос (Nyos) образовано 400 лет назад поверхностными и подземными водами, которые заполнили маар, образовавшийся в результате гидротермального взрыва. Взрыв произошёл при встрече потока лавы с подземными водами.

Озеро Ниос расположено в департаменте Менчум Северо-западного региона Камеруна на склоне горного образования принадлежащего к вулканической цепи, протянувшейся в северо-восточном направлении от Атлантического океана до высокогорий Камеруна. На большой глубине под горным образованием расположена магма, непрерывно выделяющая диоксид углерода (СО₂). Диоксид углерода (СО₂) поднимается вверх (утечка) и растворяется в подземных водах.

Глубина озера Ниос 209 м, длина 1400 м, ширина 900 м. На прилегающих к озеру территориях имеются многочисленные источники газированной (содержащей диоксид углерода (СО₂)) воды.

Северный берег озера окаймляет естественная дамба из вулканических пород, высотой до 40 м. Воды озера через естественный водовод на поверхности дамбы стекают по горному склону в речку Катсина (англ. Katsina). Дамба нуждается в срочном ремонте. Прогрессирующая коррозия вулканических пород, составляющих тело дамбы, ослабляет дамбу и может вызвать её разрушение. Разрушение дамбы вызовет катастрофическое наводнение на прилегающих территориях Камеруна и Нигерии, понизит уровень вод озера и нарушит экологию озера и прилегающих территорий.

На противоположном склоне горного образования в юго-восточном направлении на расстоянии 95 км расположено другое, сходное с озером Ниос, высокогорное озеро Монун (фр. Monoun) (глубина 95 м.) 5.58, 10.5866675°34′48″ с. ш. 10°35′12″ в. д. / 5.58° с. ш. 10.586667° в. д. ^(G) (O), которое также образовано водами, заполнившими кратер вулкана.

Из земных глубин в озёра непрерывно с подземными водами поступает (утечка) большое количество диоксида углерода (СО₂).

Воды озёр характеризуются практически неизменной по объёму и времени температурой, высокой концентрацией диоксида углерода (СО₂) и большим градиентом этой концентрации. Сходство озера Ниос с озером Монун дополняют единые для озёр атмосферные осадки и единый (магма) источник диоксида углерода (СО₂).

Лимнологическая катастрофа

Озеро Ниос после лимнологической катастрофы

21 августа 1986 года на озере Ниос произошла лимнологическая катастрофа, которая унесла жизни 1700 человек. Двумя годами ранее 15 августа 1984 года похожая лимнологическая катастрофа произошла на озере Монун в Камеруне, которая унесла жизни 37 человек. В обеих катастрофах в течение нескольких часов было выброшено огромное количество газообразного диоксида углерода (CO₂). Газ, выброшенный из озера Ниос 21 августа 1986 года, устремился двумя потоками по горному склону, уничтожая всё живое на расстоянии до 25 км от озера.

«Спусковой механизм»

Отличительной характеристикой лимнологической катастрофы являются «Спусковой механизм» и условия его включения. Возможны несколько вариантов состава «Спускового механизма», способного вызвать лимнологическую катастрофу на озере Ниос:

• Состав, частями которого являются водные растворы диоксида углерода (CO₂) в озере, обвалы, оползни, землетрясения, ветры, дожди. Включение такого «Спускового механизма» осуществляется перемещением больших объёмов водных растворов диоксида углерода из донных слоёв озера в верхние слои. Перемещение водных растворов в верхние слои сопровождается декомпрессией, при которой из раствора выделяется газообразный диоксид углерода. Перемещение больших объёмов водных растворов диоксида углерода из донных слоёв озера в верхние слои может происходить из-за обвалов, оползней, землетрясений и ветра, создающего нагонную волну, а также из-за выпадения только на одной половине озера холодных дождей.
• Состав, частями которого являются водные растворы диоксида углерода (CO₂) в озере и небольшие вулканы на дне маара. Включение такого «Спускового механизма» осуществляется подводным извержением вулкана.

На дне маара в озере Ниос (и Монун) не обнаружены признаки обвалов, оползней или подводных извержений вулкана, которые могли бы вызвать лимнологическую катастрофу 21 августа 1986 г. (и 15 августа 1984 г.). Нет достоверных данных о землетрясении, о ветре, создавшем нагонную волну, а также о выпадении только на одной половине озера Ниос (и Монун) холодных дождей, способных вызвать лимнологическую катастрофу 21 августа 1986 г. (и 15 августа 1984 г.).

В связи с этим, нет оснований считать два указанных варианта состава «Спускового механизма» ответственными за лимнологическую катастрофу 21 августа 1986 г. на озере Ниос (и 15 августа 1984 г. на озере Монун).

Кроме двух указанных вариантов состава «Спускового механизма», возможен третий вариант, который обоснованно может считаться ответственным за лимнологическую катастрофу 21 августа 1986 г. на озере Ниос (и 15 августа 1984 г. на озере Монун):

Состав

В состав «Спускового механизма» лимнологической катастрофы, которая произошла на озере Ниос (и Монун), входят:

• воды озера, характеризуемые большими градиентами концентрации растворённого в них диоксида углерода (CO₂);
• твёрдый водопроницаемый осадок, расположенный под дном озера;
• напорный водоносный горизонт, расположенный под твёрдым водопроницаемым осадком;
• магма, расположенная под напорным водоносным горизонтом;
• атмосферные осадки в окрестностях озера.

Атмосферные осадки

Отличительная особенность количества атмосферных осадков ежегодно выпадающих с октября по май месяц (сухой период) в окрестностях озёр Ниос и Монун в том, что в 1983 году это количество оказалось наименьшим (критическим) за период наблюдений с 1929 года по 1988 год.

Массообмен

Массообмен в спусковом механизме лимнологической катастрофы на озере Ниос (и Монун), слагается из атмосферных осадков, потоков газообразного диоксида углерода (CO₂), воды и водных растворов диоксида углерода в нижеописанной последовательности.

• В напорном водоносном горизонте водный поток направлен из области питания напорного водоносного горизонта в область разгрузки.
• Атмосферные осадки в области питания напорного водоносного горизонта поступают в упомянутый водный поток.
• Снизу из магмы в водный поток напорного водоносного горизонта поступает диоксид углерода.
• Диоксид углерода растворяется в воде водного потока, образуя водный раствор.
• Часть водного раствора диоксида углерода из напорного водоносного горизонта течёт в твёрдый водопроницаемый осадок.
• Водный раствор диоксида углерода из твёрдого водопроницаемого осадка течёт в воды озера.
• Концентрация диоксида углерода в водном растворе в напорном водоносном горизонте регулируется скоростью водного потока и массой диоксида углерода, который поступает в водный поток из магмы.
• Скорость водного потока в напорном водоносном горизонте регулируется количеством атмосферных осадков, выпадающих в области питания напорного водоносного горизонта.

Включение

Лимнологическая катастрофа в 1986 году на озере Ниос (и в 1984 на озере Монун) последовала после включения в 1983 году атмосферными осадками «спускового» механизма катастрофы в следующей последовательности:

• Уменьшение в сухой период 1983 года количества атмосферных осадков вызвало уменьшение скорости водного потока в напорном водоносном горизонте и одновременно увеличило в водном потоке до аномально высоких (критических) значений концентрацию растворённого диоксида углерода.
• Водный раствор с аномально высокими (критическими) значениями концентрации диоксида углерода переместился в твёрдый водопроницаемый осадок под дном озера Ниос в августе 1986 года (и под дном озера Монун в августе 1984 года).
• Выделение газообразного диоксида углерода из перенасыщенного (критического) водного раствора в твёрдом осадке под дном озера вызвало разрушение твёрдого осадка, последующие всплытие и выброс в атмосферу огромного количества газообразного диоксида углерода.

Предотвращение

Предотвращение возможности повторения лимнологической катастрофы, происшедшей в 1986 г. на озере Ниос (и в 1984 г. на озере Монун), может быть осуществлено способом:

• повышения уровня вод в водоёме;
• закачивания (или откачивания) воды и водных растворов в напорный водоносный горизонт;
• пропиткой твёрдого осадка под дном озера водонепроницаемыми веществами;
• внедрением в геологические структуры микроорганизмов, продукты жизнедеятельности которых уменьшают пористость геологических структур.

Для предотвращения на озере Ниос лимнологической катастрофы, характеризуемой спусковым механизмом с первым вариантом состава (водные растворы диоксида углерода (CO₂) в озере, обвалы, оползни, землетрясения, ветры, дожди), отличающейся от катастрофы 1986 г., могут оказаться достаточными способы:

• укрепления берегов водоёма;
• дегазации вод водоёма;
• понижения уровня вод в водоёме.

Дегазация

С 2001 года осуществляется дегазация вод озёр Ниос и Монун.

Мониторинг

Данные о естественной утечке диоксида углерода (CO₂) из земных глубин в озеро Ниос, о последствиях (катастрофы) утечки и способах предотвращения нежелательных явлений полезны не только для предотвращения катастроф на озере, но и для оценки возможных последствий захоронения в земных глубинах и в океане больших объёмов техногенного диоксида углерода (CO₂).

Источники

• Наталья Анатольевна Солодовник, Анатолий Борисович Солодовник. Nyos: Лимнологическая катастрофа (14 августа 2006).