Дэвид Джонстон: Герой вулкана Сент-Хеленс

Введение

Американский вулканолог (1949–1980)

Дэвид Александр Джонстон (18 декабря 1949 – 18 мая 1980) был американским вулканологом Геологической службы США (USGS), погибшим в результате извержения горы Сент-Хеленс в 1980 году в штате Вашингтон. Будучи ведущим ученым группы мониторинга USGS, Джонстон погиб во время извержения, находясь на наблюдательном посту в 10 километрах от вулкана утром 18 мая 1980 года. Он первым доложил об извержении, передав сообщение: "Ванкувер! Ванкувер! Это началось!" прежде чем его накрыло боковым взрывом. Несмотря на тщательные поиски, тело Джонстона так и не было найдено, однако в 1993 году работники дорожной службы обнаружили остатки его трейлера. В течение своей карьеры Джонстон работал в различных регионах Соединенных Штатов, изучая вулкан Августин на Аляске, вулканическое поле Сан-Хуан в Колорадо и давно потухшие вулканы в Мичигане. Джонстон был скрупулезным и талантливым ученым, известным своими анализами вулканических газов и их связи с извержениями. Благодаря этому, а также его энтузиазму и позитивному отношению, он пользовался уважением и любовью коллег. После его смерти другие ученые высоко отзывались о его личности в устной форме, а также в посвящениях и письмах. Джонстон считал, что ученые должны делать все необходимое, включая принятие рисков, чтобы защитить население от стихийных бедствий. Его работа, и работа его коллег из USGS, убедили власти закрыть гору Сент-Хеленс для посещения перед извержением 1980 года. Они поддерживали закрытие, несмотря на сильное давление с целью возобновить доступ в район; их усилия спасли тысячи жизней. Его история тесно переплелась с популярным представлением об извержениях вулканов и их угрозе для общества, став частью истории вулканологии. На сегодняшний день Джонстон, вместе со своим учеником Гарри Гликеном, – один из двух американских вулканологов, известных своей гибелью во время извержения вулкана. В память о Джонстоне были предприняты различные мероприятия, включая создание мемориального фонда при Университете Вашингтона для финансирования научных исследований на уровне магистратуры. Две вулканологические обсерватории были названы в его честь: одна в Ванкувере, штат Вашингтон, а другая – на хребте, где он погиб. Жизнь и смерть Джонстона освещены в нескольких документальных и художественных фильмах, а также в книгах. Биография его жизни, "Герой горы Сент-Хеленс: жизнь и наследие Дэвида А. Джонстона", была опубликована в 2019 году.

David Alexander Johnston (December 18, 1949 – May 18, 1980) was an American United States Geological Survey (USGS) volcanologist who was killed by the 1980 eruption of Mount St. Helens in the U. S. state of Washington. A principal scientist on the USGS monitoring team, Johnston was killed in the eruption while manning an observation post 6 mile (10 km) away on the morning of May 18, 1980. He was the first to report the eruption, transmitting "Vancouver! Vancouver! This is it!" before he was swept away by a lateral blast; despite a thorough search, Johnston's body was never found, but state highway workers discovered remnants of his USGS trailer in 1993. Johnston's career took him across the United States, where he studied the Augustine Volcano in Alaska, the San Juan volcanic field in Colorado, and long extinct volcanoes in Michigan. Johnston was a meticulous and talented scientist, known for his analyses of volcanic gases and their relationship to eruptions. This, along with his enthusiasm and positive attitude, made him liked and respected by many co workers. After his death, other scientists lauded his character, both verbally and in dedications and letters. Johnston felt scientists must do what is necessary, including taking risks, to help protect the public from natural disasters. His work, and that of fellow USGS scientists, convinced authorities to close Mount St. Helens to the public before the 1980 eruption. They maintained the closure despite heavy pressure to re open the area; their work saved thousands of lives. His story became intertwined with the popular image of volcanic eruptions and their threat to society, and a part of volcanology's history. To date, Johnston, along with his mentee Harry Glicken, is one of two American volcanologists known to have died in a volcanic eruption. Following his death, Johnston was commemorated in several ways, including a memorial fund established in his name at the University of Washington to fund graduate level research. Two volcano observatories were established and named after him: one in Vancouver, Washington, and another on the ridge where he died. Johnston's life and death are featured in several documentaries, films, docudramas and books. A biography of his life, A Hero on Mount St. Helens: The Life and Legacy of David A. Johnston, was published 2019.

Жизнь и карьера

Джонстон родился в больнице Чикагского университета 18 декабря 1949 года в семье Томаса и Элис Джонстон. Они первоначально жили в Хоумтауне, штат Иллинойс, но вскоре после рождения Джонстона переехали в Оук-Лоун, где он вырос. Лето после колледжа Джонстон провёл в вулканическом поле Сан-Хуан в Колорадо, работая с вулканологом Питом Липманом над изучением двух потухших кальдер. Реконструкция Джонстоном истории извержений потухших вулканов подготовила его к изучению действующих вулканов. Летом 1978 и 1979 годов Джонстон руководил исследованиями пеплового слоя, образовавшегося в результате извержения горы Катмай в 1912 году в Долине Десяти тысяч дымов. Вулканолог Уэс Хилдрет говорил о Джонстоне: «Я думаю, что самая заветная надежда Дэйва заключалась в том, что систематический мониторинг фумарольных выбросов позволит обнаружить изменения, характерные для предвестников извержений. Дэйв хотел сформулировать общую модель поведения магматических летучих веществ перед взрывными извержениями и разработать соответствующее обоснование для оценки опасностей». Джонстон был первым геологом на вулкане; к 20 марта землетрясение магнитудой 4,2 сотрясло дикую местность вокруг вулкана. На следующий день сейсмологи установили три сейсмические станции. К 24 марта вулканологи USGS, включая Джонстона, стали более уверены, что сейсмическая активность является признаком надвигающегося извержения. После 25 марта сейсмическая активность резко возросла. К 26 марта было зарегистрировано более семи землетрясений магнитудой более 4,0, и на следующий день были опубликованы предупреждения об опасности. Зрители собирались вблизи горы, надеясь увидеть извержение. К ним присоединились репортёры в вертолётах и альпинисты. Поднимающаяся магма под горой Сент-Хеленс отклонилась к северному склону, создав растущую выпуклость на поверхности. Джонстон установил наблюдательные посты Coldwater I и II для использования лазерной дальнометрии и измерения изменений расстояний до отражателей с течением времени по мере деформации куполов. Колдвотер II, где погиб Джонстон, находился всего в 10 километрах к северу от горы. К удивлению геологов USGS, выпуклость росла со скоростью 1,5–2,4 метра в день. Наклономеры, установленные на северном склоне вулкана, показывали северо-западный наклон этой стороны горы, а на южном склоне наблюдался юго-западный наклон. Обеспокоенные тем, что давление на магму под землёй увеличивается, учёные проанализировали газы у кратера и обнаружили высокие концентрации диоксида серы. После этого открытия они начали регулярно проверять фумарольную активность и следить за вулканом на предмет резких изменений, но никаких не было замечено. Разочарованные, они вместо этого решили изучить растущую выпуклость и угрозу, которую лавина могла представлять для людей, находящихся относительно близко к вулкану. Была проведена оценка угрозы, которая показала, что оползень или лавина в реке Тютль может вызвать лахары, или грязевые потоки, ниже по течению. Это был крупнейший наземный оползень в истории наблюдений Земли. С потерей ограничивающего давления вышележащих пород гора Сент-Хеленс начала быстро выбрасывать пар и другие вулканические газы. Через несколько секунд произошло боковое извержение, которое выбросило быстрые пирокластические потоки по склонам со скоростью, близкой к сверхзвуковой. Позже к этим потокам присоединились лахары. Непосредственно перед тем, как его настигла серия потоков, которые, на максимальной скорости, достигли бы его позиции менее чем за минуту, Джонстон попытался связаться по радио со своими коллегами из USGS: «Ванкувер! Ванкувер! Это всё! Ванкувер, передатчик включён?» Облако извержения заблокировало передачу его сообщения в Ванкувер; его последние слова были записаны радиолюбителем. Через несколько секунд сигнал с радио затих, и вся связь с геологом была потеряна. Масштаб, скорость и направление лавины и пирокластических потоков, которые накрыли Джонстона, Мартина и других, позже были подробно описаны в статье под названием «Хронология и характеристики взрывных извержений горы Сент-Хеленс 18 мая 1980 года», опубликованной в 1984 году в сборнике, изданном Комитетом по геофизическим исследованиям Национального исследовательского совета. В этой статье авторы изучили фотографии и спутниковые снимки извержения, чтобы составить хронологию и описание первых нескольких минут. В статье представлена фигура 10.3 — серия фотографий, сделанных с горы Адамс, расположенной в 53 километрах к востоку от горы Сент-Хеленс. Эти шесть фотографий, сделанных сбоку от бокового взрыва, наглядно демонстрируют масштаб и размер лавины и потоков, когда они достигли севернее позиции Джонстона. Фигура 10.7 из той же статьи представляет собой схему, показывающую положение фронта пирокластического выброса через каждые полминуты, с указанием местоположения Джонстона (Coldwater II) и Мартина. Однако некоторые из тех, кто пережил извержение, утверждали, что оползень и пирокластические потоки были бесшумными, когда неслись вниз по склону горы. Кран Килпатрик, сотрудник Лесной службы США, вспоминал: «В этом не было никакого звука, абсолютно никакого. Это было похоже на немой фильм, и мы все в нём участвовали». Причиной этого несоответствия является «тихая зона», образовавшаяся в результате движения и температуры воздуха и, в меньшей степени, из-за местной топографии. Джонстон был одним из первых вулканологов на вулкане, когда появились признаки извержения, и вскоре после этого был назначен руководителем мониторинга вулканических газов. Он и несколько других вулканологов не допускали приближения людей к вулкану в течение нескольких месяцев перед извержением и успешно противостояли давлению с целью повторного открытия территории. Вечером перед извержением ему было назначено дежурство, которое должен был сменить геолог USGS Дон Свансон, но возникли непредвиденные обстоятельства, и Свансон попросил Джонстона занять его место. Джонстон согласился. В субботу, за день до извержения, Джонстон поднялся на гору и совершил патрулирование вулкана с геологом Кэролин Дриджер. Гору сотрясали толчки. Дриджер должна была разбить лагерь на одном из хребтов с видом на вулкан той ночью, но Джонстон сказал ей вернуться домой и пообещал остаться на вулкане один. Находясь на Coldwater II, Джонстон должен был наблюдать за вулканом на предмет дальнейших признаков извержения. Непосредственно перед отъездом, в 19:00 вечера 17 мая, за 13,5 часов до извержения, Гликен сделал знаменитую фотографию Джонстона, сидящего у трейлера наблюдательного поста с блокнотом на коленях и улыбающегося. Затем вулкан извергся. Немедленно были отправлены спасатели в этот район. Официальный пилот USGS, Лон Стинкни, который доставлял учёных на гору, предпринял первую попытку спасения. Он пролетел на вертолёте над изуродованными остатками деревьев, долин и хребтом наблюдательного поста Coldwater II, где увидел обнажённую скалу и выкорчеванные деревья. Поскольку он не увидел никаких признаков трейлера Джонстона, Стинкни начал паниковать и пришёл в «эмоциональное смятение». В отчаянии и мучимый чувством вины, Гарри Гликен убедил трёх пилотов вертолётов совершить с ним полёты над разрушенной территорией в рамках спасательной операции, но извержение настолько изменило ландшафт, что им не удалось обнаружить никаких признаков наблюдательного поста Coldwater II. В 1993 году, во время строительства 14-километрового расширения трассы Вашингтонского штата 504 (также известной как «Мемориальная трасса озера Спирит»), ведущей к обсерватории Джонстона, строители обнаружили части трейлера Джонстона. Однако его тело так и не было найдено.

Johnston was born at the University of Chicago Hospital on December 18, 1949, to Thomas and Alice Johnston. They originally lived in Hometown, Illinois, but moved to Oak Lawn shortly after Johnston's birth, where he grew to adulthood. Johnston spent the summer after college in the San Juan volcanic field of Colorado working with volcanologist Pete Lipman in his study of two extinct calderas. Johnston's reconstruction of the eruptive history of the extinct volcanoes prepared him to study active volcanoes. During the summers of 1978 and 1979, Johnston led studies of the ash flow sheet emplaced in the 1912 eruption of Mount Katmai in the Valley of Ten Thousand Smokes. Fellow volcanologist Wes Hildreth said of Johnston, "I think Dave's dearest hope was that systematic monitoring of fumarolic emissions might permit detection of changes characteristically precursory to eruptions Dave wanted to formulate a general model for the behavior of magmatic volatiles prior to explosive outbursts and to develop a corollary rationale for the evaluation of hazards." Johnston was the first geologist on the volcano, By March 20, a magnitude 4.2 earthquake shook the wilderness around the volcano. The next day, seismologists installed three seismic recorder stations. By March 24, volcanologists at the USGS—including Johnston—became more confident that the seismic activity was a sign of an impending eruption. After March 25, seismic activity drastically increased. By March 26, more than seven earthquakes over magnitude 4.0 had been recorded, and the next day, hazard warnings were publicly issued. Spectators congregated in the vicinity of the mountain, hoping for a chance to see its eruptions. They were joined by reporters in helicopters, as well as mountain climbers. Rising magma under Mount St. Helens had veered off to the north flank, creating a growing bulge on the surface. and established the Coldwater I and II observation posts to use laser ranging to measure how the distances to these reflectors changed over time as the domes deformed. Coldwater II, where Johnston died, was located just 6 mile (10 km) north of the mountain. To the astonishment of the USGS geologists, the bulge was growing at a rate of 5 to 8 feet (1.5 to 2.4 meters) per day. Tiltmeters installed on the volcano's north side displayed a northwest trending tilt for that side of the mountain, and a southwest trending tilt was observed on the south side. Worried that the amount of pressure on the magma underground was increasing, scientists analyzed gases by the crater, and found high traces of sulfur dioxide. After this discovery, they began to regularly check the fumarolic activity and monitor the volcano for dramatic changes, but none were observed. Disheartened, they instead opted to study the growing bulge and the threat an avalanche could have for humans relatively near the volcano. An evaluation of the threat was carried out, concluding that a landslide or avalanche in the Toutle River could spawn lahars, or mudflows, downstream. It was the largest subaerial (on land) landslide in Earth's recorded history. With the loss of the confining pressure of the overlying rock, Mount St. Helens began to rapidly emit steam and other volcanic gases. A few seconds later, it erupted laterally, sending swift pyroclastic flows down its flanks at near supersonic speeds. These flows were later joined by lahars. Before being struck by a series of flows that, at their fastest, would have taken less than a minute to reach his position , Johnston attempted to radio his USGS co workers with the message: "Vancouver! Vancouver! This is it! Vancouver, is the transmitter on?" The cloud of the eruption blocked the transmission of his message to Vancouver; his final words were recorded by an amateur radio operator. Seconds later, the signal from the radio went silent, and all contact with the geologist was lost. The extent, speed and direction of the avalanche and pyroclastic flows that overwhelmed Johnston, Martin, and others were later described in detail in a paper titled 'Chronology and Character of the May 18, 1980 Explosive Eruptions of Mount St. Helens', published in 1984 in a collection published by the National Research Council's Geophysics Study Committee. In this paper, the authors examined photographs and satellite images of the eruption to construct a chronology and description of the first few minutes. Included in the paper is figure 10.3, a series of timed photographs taken from Mount Adams, 33 mile (53 km) east of Mount St. Helens. These six photographs, taken sideways on to the lateral blast, vividly show the extent and size of the avalanche and flows as they reached northwards over and beyond Johnston's position. Figure 10.7 from the same paper is an overhead diagram showing the position of the pyroclastic surge front at half minute intervals, with the positions of Johnston (Coldwater II) and Martin included. but some of those who survived the eruption declared that the landslide and pyroclastic flows were silent as they raced down the mountain. Kran Kilpatrick, an employee of the United States Forest Service, recalled, "There was no sound to it, not a sound. It was like a silent movie and we were all in it." The reason for this discrepancy is a "quiet zone", created as a result of the motion and temperature of air and, to a lesser extent, upon local topography. Johnston had been among the first volcanologists at the volcano when eruptive signs appeared, and shortly after was named the head of volcanic gas monitoring. He and several other volcanologists prevented people from being near the volcano during the few months of pre eruptive activity, and successfully fought pressure to re open the area. The evening before the eruption he was scheduled to be relieved by USGS geologist Don Swanson, but something came up, and Swanson asked Johnston to take his place. Johnston agreed. That Saturday, the day before the eruption took place, Johnston ascended the mountain and went on a patrol of the volcano with geologist Carolyn Driedger. Tremors shook the mountain. Driedger was supposed to camp on one of the ridges overlooking the volcano that night, but Johnston told her to head home and said that he would stay on the volcano alone. While at Coldwater II, Johnston was to observe the volcano for any further signs of an eruption. Just prior to his departure, at 7 p. m. on the evening of May 17, 13½ hours before the eruption, Glicken took the famous photograph of Johnston sitting by the observation post trailer with a notebook on his lap, smiling. the volcano erupted. Immediately, rescue workers were dispatched to the area. The official USGS pilot, Lon Stickney, who had been flying the scientists to the mountain, conducted the first rescue attempt. He flew his helicopter over the scarred remains of trees, valleys, and the Coldwater II observation post ridge, where he saw bare rock and uprooted trees. Because he saw no sign of Johnston's trailer, Stickney began to panic, becoming "emotionally distraught". Frantic and guilt stricken, Harry Glicken convinced three separate helicopter pilots to take him up on flights over the devastated area in a rescue attempt, but the eruption had so changed the landscape that they were unable to locate any sign of the Coldwater II observation post. In 1993, while building a 9 mile (14 km) extension of Washington State Route 504 (also called "Spirit Lake Memorial Highway") to lead to the Johnston Ridge Observatory, construction workers discovered pieces of Johnston's trailer. His body, however, has never been recovered.

Последствия и ответ

Общественность была шокирована масштабами извержения, которое понизило высоту вершины на 400 метров, уничтожило 596 квадратных километров леса и распространило пепел в другие штаты и Канаду. Боковой взрыв, который убил Джонстона, начался со скоростью и ускорился до .

Научные

Джонстон был отмечен как его коллегами-учёными, так и правительством. Известный своей усердностью и вниманием к деталям, он был назван "образцовым учёным" в посвященной ему публикации USGS, которая также описывала его как "искреннего и открытого человека, с заразительным любопытством и энтузиазмом". После извержения Гарри Гликкен и другие геологи из USGS посвятили свою работу памяти Джонстона. Поскольку считалось, что Джонстон находится в безопасности на наблюдательном пункте Coldwater II, его смерть стала шоком для друзей и коллег. Однако большинство его коллег и членов семьи утверждали, что Джонстон умер, "занимаясь любимым делом". С момента смерти Джонстона его область исследований – прогнозирование извержений вулканов – значительно продвинулась, и вулканологи теперь способны предсказывать извержения, основываясь на ряде признаков, которые становятся заметными за дни и месяцы до события. Геологи теперь могут выявлять характерные закономерности в сейсмических волнах, указывающие на определённую магматическую активность. В частности, вулканологи используют глубокие, длительные землетрясения, свидетельствующие о подъеме магмы через земную кору. Они также применяют измерения выбросов углекислого газа для оценки скорости поступления магмы. Измерения деформации земной поверхности, вызванной магматическими вторжениями, подобные тем, что проводились Джонстоном и другими учёными USGS на аванпостах Coldwater I и II, стали более масштабными и точными. Сети мониторинга деформации земной поверхности вокруг вулканов теперь включают InSAR (интерферометрию), геодезические измерения сетей GPS-маяков, микрогравиметрические исследования, в ходе которых учёные измеряют изменение гравитационного потенциала или ускорения из-за поднимающейся магмы и вызванной ею деформации, деформационные датчики и инклинометры. Несмотря на то, что ещё предстоит проделать большую работу, эта комбинация методов значительно улучшила возможности учёных по прогнозированию извержений вулканов. Джонстон был наставником Гликена, который сменил его на наблюдательном пункте Coldwater II за 13 часов до извержения горы Сент-Хеленс.

Johnston was commemorated by both his fellow scientists and by the government. Known for his diligent and particular nature, he was called "an exemplary scientist" by a USGS dedication paper, which also described him as "unaffectedly genuine, with an infectious curiosity and enthusiasm". Following the eruption, Harry Glicken and other geologists at the USGS dedicated their work to Johnston. Because Johnston was believed to be safe at the Coldwater II observation post, the fact that he died shocked his friends and co workers alike. However, most of his colleagues and family asserted that Johnston died "doing what he wanted to do." Since Johnston's death, his field of volcanic eruption prediction has advanced significantly, and volcanologists are now able to predict eruptions based on a number of precursors that become apparent between days and months in advance. Geologists can now identify characteristic patterns in seismic waves that indicate particular magmatic activity. In particular, volcanologists have used deep, long period earthquakes that indicate that magma is rising through the crust. They can also use carbon dioxide emission as a proxy for magma supply rate. Measurements of surface deformation due to magmatic intrusions, like those that were conducted by Johnston and the other USGS scientists at the Coldwater I and II outposts, have advanced in scale and precision. Ground deformation monitoring networks around volcanoes now consist of InSAR (interferometry), surveys of networks of GPS monuments, microgravity surveys in which scientists measure the change in gravitational potential or acceleration because of the intruding magma and resulting deformation, strain meters, and tiltmeters. Though there is still work to be done, this combination of approaches has greatly improved scientists' abilities to forecast volcanic eruptions. Glicken was being mentored by Johnston, who relieved Glicken of his watch at the Coldwater II observation post 13 hours before Mount St. Helens erupted.

Изображения

История Джонстона неоднократно рассказывалась в документальных фильмах и документальных драмах об извержении. В телевизионном фильме HBO «Сент-Хеленс» 1981 года актёр Дэвид Хаффман сыграл Дэвида Джексона, вымышленного персонажа, предположительно основанного на Джонстоне, но практически не отражающего его действий в 1980 году. Родители Джонстона возражали против создания фильма, утверждая, что в нём «нет ни капли Дэвида» и что его изображают как «безрассудного авантюриста, а не внимательного учёного». Перед премьерой фильма 18 мая 1981 года, в годовщину извержения, 36 учёных, знавших Джонстона, подписали письмо протеста. Они писали, что «жизнь Дэйва была слишком значительной, чтобы нуждаться в вымышленных дополнениях», и что «Дэйв был исключительно добросовестным и творческим учёным». Несколько документальных фильмов и документальных драм освещают историю извержения, включая архивные кадры и драматические реконструкции событий, связанных с Джонстоном. Среди них – «Воскрешение из пепла» (1990) телеканала KOMO, эпизод второго сезона «Секунды до катастрофы» 2005 года, показанный на канале National Geographic, эпизод серии «Выжившие после катастрофы» 2006 года, снятый BBC, и эпизод «Спасённый с горы Сент-Хеленс» из серии «Мы встретимся снова» 2017 года с Энн Карри на канале PBS.