화산은 땅속 깊은 곳의 마그마가 땅을 뚫고 나오면서 화산 가스와 용암을 분출해 만들어진 산이다. 화산 폭발은 한번 발생하면 수많은 사람의 목숨을 앗아가는 것은 물론 넓은 지역에 큰 피해를 주는 무서운 자연재해다. 폭발 자체가 일어나지 않게 할 수는 없기 때문에 피해를 최소화하려면 재해가 일어나기 전에 예측하는 것이 중요하다.
먼저 화산 주변에서 지진 횟수가 증가하면 화산 폭발이 일어날 확률이 높다. 마그마가 지층을 뚫고 올라오면서 화산성 지진이 자주 발생하기 때문이다. 1985년과 1993년에 각각 폭발한 콜롬비아의 네바도델루이스산, 갈레라스 화산도 사전에 일어난 지진으로 폭발을 예측했다.
경사계를 이용해서도 화산 폭발을 알 수 있다. 마그마가 정상 근처까지 올라오면 화산의 한쪽 비탈이 불룩해진다. 불룩한 비탈의 경사도가 높아지는 정도를 측정하면 화산의 분화 시기를 대략 알 수 있다. 마그마가 뿜어내는 아황산가스의 농도를 측정하는 것도 예측을 돕는 방법이다.
화산재 구름 분석으로 폭발 규모 추정
1000년 전 과거의 화산 폭발 규모를 추정하는 방법이 있을까? 2021년 미국 사우스플로리다대학교 지구과학과 연구팀은 화산이 폭발할 때 나타나는 우산 모양의 화산재 구름을 분석해 과거의 화산 폭발 규모를 추정하는 모형을 개발했다.
이 모형은 먼저 화산 폭발로 생긴 퇴적물의 두께를 분석해 우산 구름의 높이와 반지름을 추정한다. 연구팀은 이를 바탕으로 다시 화산 폭발의 규모를 재구성했다.
실제로 연구팀은 약 2500년 전 폭발했던 에콰도르의 화산 풀룰라우아의 사례를 이번 수치 모형에 적용해 봤다. 그 결과 화산에서 분출된 쇄설물의 질량은2.5×1011kg, 우산 구름의 반지름은 10km, 구름 기둥의 높이는 25km로 추정됐다. 이는 이전에 과학자들이 추정한 쇄설물의 질량(1.5~5×1011kg), 우산 구름의 반지름(10~14km), 구름 기둥의 높이(20~30km)와도 유사했다.
이 모형을 사용하면 과거에 벌어진 화산 폭발을 분석하거나 미래에 발생할 화산 폭발의 규모와 특징을 예측할 수 있다.
