Введение
Кратерное озеро в Северо-Западном регионе Камеруна. Озеро Нёс (англ. Lake Nyos) — кратерное озеро в Северо-Западном регионе Камеруна, расположенное примерно к северо-западу от столицы Яунде. Нёс — глубокое озеро, расположенное высоко на склоне неактивного вулкана в вулканической равнине Оку вдоль линии вулканической активности Камеруна. Вулканическая плотина сдерживает воды озера. Под озером находится карман магмы, который просачивается углекислым газом в воду, превращая её в угольную кислоту. Нёс — одно из всего трёх известных озёр, насыщенных углекислым газом таким образом и, следовательно, подверженных лимническим извержениям (другие — озеро Монун, также в Камеруне, и озеро Киву в Демократической Республике Конго и Руанде). В 1986 году, предположительно в результате оползня, озеро Нёс внезапно выбросило огромное облако углекислого газа, которое удушило 1746 человек и 3500 голов скота в близлежащих городах и деревнях, наиболее заметным из которых был Чах, который был заброшен после этого происшествия. Лимническое извержение не только привело к гибели людей и скота, но и оказало глубокое воздействие на разнообразную водную жизнь, включая тилапию, крабов, улиток и лягушек, что привело к значительной потере биоразнообразия в озере и вокруг него. Хотя подобное ранее не происходило, это было первое задокументированное крупномасштабное удушье, вызванное природным явлением. Для предотвращения повторения подобного в 2001 году была установлена дегазационная труба, которая перекачивает воду из нижних слоёв в верхние, позволяя углекислому газу безопасно выходить. В 2011 году были установлены ещё две дополнительные трубы. Сегодня озеро также представляет опасность, поскольку его естественная дамба ослабевает. Геологическое сотрясение может привести к разрушению этой естественной преграды, что позволит воде хлынуть в расположенные ниже по течению деревни, вплоть до Нигерии, и высвободить большое количество углекислого газа.
Lake Nyos ('/n//iː//oʊ//s/ NEEohs) is a crater lake in the Northwest Region of Cameroon, located about northwest of Yaoundé, the capital. Nyos is a deep lake high on the flank of an inactive volcano in the Oku volcanic plain along the Cameroon line of volcanic activity. A volcanic dam impounds the lake waters. A pocket of magma lies beneath the lake and leaks carbon dioxide into the water, changing it into carbonic acid. Nyos is one of only three lakes known to be saturated with carbon dioxide in this way, and therefore prone to limnic eruptions (the others being Lake Monoun, also in Cameroon, and Lake Kivu in the Democratic Republic of Congo and Rwanda). In 1986, possibly as the result of a landslide, Lake Nyos suddenly emitted a large cloud of , which suffocated 1,746 people and 3,500 livestock in nearby towns and villages, the most notable one being Chah, which was abandoned after the incident. The limnic eruption not only devastated human and livestock populations but also had a profound impact on the diverse aquatic life, including tilapia, crabs, snails, and frogs, leading to a significant loss of biodiversity in and around the lake. Though not completely unprecedented, it was the first known large scale asphyxiation caused by a natural event. To prevent a recurrence, a degassing tube that siphons water from the bottom layers to the top, allowing the carbon dioxide to leak in safe quantities, was installed in 2001. Two additional tubes were installed in 2011. Today, the lake also poses a threat because its natural wall is weakening. A geological tremor could cause this natural levee to give way, allowing water to rush into downstream villages all the way into Nigeria and allowing large amounts of carbon dioxide to escape.
География
Озеро Ниос расположено в вулканическом поле Оку, находящемся вблизи северной границы Камерунской вулканической линии – зоны вулканов и другой тектонической активности, простирающейся в юго-западном направлении к стратовулкану Камерун. Поле состоит из вулканических мааров и базальтовых шлаковых конусов.
Формирование и геологическая история
Озеро Ниос расположено к югу от грунтовой дороги, ведущей из Ума, примерно к западу от Нкамбе, на востоке. К расположенным вдоль дороги деревням вблизи озера относятся Ча, Нёс, Мунджи, Джинбе и Субум. Озеро находится на расстоянии от границы с Нигерией на севере и лежит на северных склонах массива дю Мбам, дренируемого ручьями, текущими на север, затем на северо-запад, к реке Кацина-Ала в Нигерии, которая является частью бассейна реки Бенуэ. Озеро Ниос заполняет округлый маар в вулканическом поле Оку – кратер взрывного типа, образовавшийся в результате бурного взаимодействия лавового потока с подземными водами. Считается, что маар сформировался в результате извержения не позднее 12 000 лет назад, его диаметр составляет 1800 м, а глубина – 208 м. Район характеризуется вулканической активностью на протяжении миллионов лет: после разделения Южной Америки и Африки тектоническими плитами около 110 миллионов лет назад, Западная Африка также подверглась рифтингу, хотя и в меньшей степени. Этот разлом известен как рифтовая долина Мбере, и растяжение земной коры позволило магме достичь поверхности по линии, проходящей через Камерун. Гора Камерун также расположена на этой линии разлома. Озеро Ниос окружено древними лавовыми потоками и пирокластическими отложениями. Несмотря на то, что Ниос находится в пределах потухшего вулкана, под ним все еще существует магма. Примерно непосредственно под озером расположен резервуар магмы, выделяющий углекислый газ и другие газы, которые поднимаются вверх по земной коре. Эти газы растворяются в природных источниках, окружающих озеро, и в конечном итоге поднимаются к поверхности воды, просачиваясь в нее. Однако благодаря развитию технологий, на дне озера установлены специальные машины для удаления газов, обеспечивая безопасность жителей этого района. Воды озера удерживаются естественной плотиной, сложенной из вулканических пород. В самом узком месте плотина имеет высоту и ширину.
Насыщенность газа
Озеро Ниос — одно из трех озер в мире, известных тем, что насыщены углекислым газом. Другие — это озеро Монун, также в Камеруне, и озеро Киву на границе между Демократической Республикой Конго и Руандой. Магматическая камера под этим регионом является обильным источником углекислого газа, который просачивается сквозь дно озера, насыщая воды озера Ниос примерно 90 миллионами тонн. Озеро Ниос имеет термическую стратификацию: слои теплой, менее плотной воды у поверхности располагаются над слоями холодной, более плотной воды у дна. В течение длительного времени углекислый газ, просачиваясь в холодную воду на дне озера, растворяется в больших количествах. В большинстве случаев озеро стабильно, и газ остается в растворенном состоянии в нижних слоях. Однако со временем вода становится перенасыщенной, и при таком событии, как землетрясение или оползень, большие объемы газа могут внезапно выделиться из раствора.
Lake Nyos is thermally stratified, with layers of warm, less dense water near the surface floating on the colder, denser water layers near the lake's bottom. Over long periods, carbon dioxide gas seeping into the cold water at the lake's bottom is dissolved in great amounts. Most of the time, the lake is stable and the remains in solution in the lower layers. However, over time, the water becomes supersaturated, and if an event such as an earthquake or landslide occurs, large amounts of may suddenly come out of solution.
1986 катастрофа
Хотя в 1984 году на озере Монун произошла внезапная дегазация, подобной угрозы от озера Ньос не ожидали. Однако 21 августа 1986 года на озере Ньос произошло лимническое извержение, вызвавшее внезапное высвобождение около 100 000–300 000 тонн (по некоторым данным, до 1,6 миллиона тонн) этого газа. Газовое облако поднялось почти на и ученые пришли к выводу, что на поверхности озера образовался фонтан воды и пены. Огромное количество воды, внезапно поднявшееся, вызвало сильную турбулентность, породив волну высотой не менее , которая обрушилась на берег с одной стороны. Причина катастрофической дегазации неизвестна. Большинство геологов предполагают, что причиной стал оползень, но некоторые считают, что на дне озера могло произойти небольшое вулканическое извержение. Третья гипотеза заключается в том, что прохладный дождь, выпавший на одной стороне озера, спровоцировал перемешивание слоев воды. Другие полагают, что произошло небольшое землетрясение, однако, поскольку свидетели не сообщали о каких-либо толчках утром в день катастрофы, эта версия представляется маловероятной. Независимо от причины, в результате этого события произошло быстрое смешение пересыщенной глубинной воды с верхними слоями озера, где пониженное давление позволило накопленному газу выйти из раствора. По оценкам, было выброшено около газа. Обычно голубая вода озера приобрела глубокий красный оттенок после дегазации из-за подъема богатой железом воды из глубины и ее окисления кислородом воздуха. Уровень озера понизился примерно на метр, а деревья вблизи озера были повалены.
Scientists concluded from evidence that a fountain of water and foam formed at the surface of the lake. The huge amount of water rising suddenly caused much turbulence in the water, spawning a wave of at least that would scour the shore of one side. It is not known what triggered the catastrophic outgassing. Most geologists suspect a landslide, but some believe that a small volcanic eruption may have occurred on the bed of the lake. A third possibility is that cool rainwater falling on one side of the lake triggered the overturn. Others still believe there was a small earthquake, but as witnesses did not report feeling any tremors on the morning of the disaster, this hypothesis is unlikely. Whatever the cause, the event resulted in the rapid mixing of the supersaturated deep water with the upper layers of the lake, where the reduced pressure allowed the stored to effervesce out of solution. It is believed that about of gas was released. The normally blue waters of the lake turned a deep red after the outgassing, due to iron rich water from the deep rising to the surface and being oxidised by the air. The level of the lake dropped by about a metre and trees near the lake were knocked down.
Выпуск газов
Масштабы катастрофы 1986 года привели к многочисленным исследованиям, направленным на предотвращение повторения подобных событий. Оценки скорости поступления углекислого газа в озеро указывали на возможность выбросов газов каждые 10–30 лет, однако недавнее исследование показало, что сброс воды из озера, вызванный эрозией естественного барьера, удерживающего воду, может, в свою очередь, снизить давление на углекислый газ в озере и спровоцировать выброс газа гораздо раньше. Несколько исследователей независимо друг от друга предложили установку дегазационных колонн с использованием понтонов. Эти колонны используют насос для первоначального подъема воды с дна озера, насыщенной углекислым газом, до тех пор, пока снижение давления не начнет высвобождать газ из двухфазной жидкости, после чего процесс становится самоподдерживающимся. В 1992 году в Монуне и в 1995 году на Ньосе французская группа под руководством Мишеля Халбвакса продемонстрировала реализуемость данного подхода. В 2001 году Управление по оказанию помощи в случае стихийных бедствий США профинансировало строительство стационарной установки на озере Ньос. В 2011 году Мишель Халбвакс и его франко-камерунская команда установили два дополнительных трубопровода для обеспечения полной дегазации озера Ньос. После катастрофы ученые исследовали другие африканские озера, чтобы выяснить, возможно ли повторение подобного явления в других местах. Озеро Киву, которое в 2000 раз больше озера Ньос, также оказалось перенасыщенным, и геологи обнаружили свидетельства выбросов газов вокруг озера примерно каждые тысячу лет. Извержение близлежащей горы Нирагонго в 2002 году привело к попаданию лавы в озеро, что вызвало опасения по поводу возможного газового извержения, однако его не произошло, поскольку поток лавы остановился задолго до достижения нижних слоев озера, где газ удерживается в растворе под давлением воды.
Ослабление плотины
В 2005 году Исаак Нжилах, геолог из университета Яунде, предположил, что естественная дамба из вулканических пород, удерживающая воды озера, может обрушиться в ближайшем будущем. Эрозия разрушила дамбу, в верхнем слое образовались отверстия и пустоты, а вода уже просачивается через нижнюю часть. Оползни также ослабили прочность дамбы с внешней стороны. Сейсмическая активность, вызванная вулканическим основанием озера, может привести к обрушению стенки, в результате чего до 50 миллионов кубических метров воды затопят территории Северо-Западной провинции и нигерийских штатов Тараба и Бенуэ. Правительство Камеруна, через Грегори Таньи Леке из Института горных и геологических исследований, признает ослабление дамбы, но утверждает, что она не представляет непосредственной угрозы. Команда Организации Объединенных Наций во главе с Олафом Ван Дуином и Нисой Нурмухамедом из Министерства транспорта и общественных работ Нидерландов в течение трех дней в сентябре 2005 года осмотрела дамбу и подтвердила ослабление ее естественного края. Ван Дуин полагал, что дамба может прорваться в течение следующих 10–20 лет. Одним из способов предотвратить катастрофу было бы укрепление стенки озера, однако это потребует значительных затрат времени и средств. Инженеры также могли бы прорыть канал для отвода избыточной воды; снижение уровня воды примерно на 0,8 метра значительно уменьшило бы давление на дамбу.
Возвращение населения
Несмотря на риски, связанные с углекислым газом и обрушением подпорной стены озера, район вновь заселяется. Поселенцы объясняют свое возвращение стремлением вернуться к родным землям (хотя некоторые из них – новоприбывшие) и высокой плодородностью почвы.
В популярной культуре
Нёс: Η τελετή της αθωότητας [Nyos: The ceremony of innocence] (2016), роман Василия Дролиаса, посвященный катастрофе на озере Нёс. Stikvallei [Choke Valley] (2013), документальное повествование Фрэнка Вестермана о катастрофе на озере Нёс.