火山灰

火山灰は、火山噴火で生成された直径2 mm (0.079インチ) 未満の岩石の破片、鉱物の 結晶、火山ガラスで構成されています。 ^[1]火山灰という用語は、2 mmを超える粒子を含むすべての爆発的な噴火生成物 (正しくはテフラと呼ばれる) を指すために緩く使用されることもよくあります。火山灰は、マグマに溶解したガスが膨張して激しく大気中に逃げる爆発的な火山噴火中に形成されます。ガスの力でマグマが粉砕され、大気中に噴射され、そこで火山岩とガラスの破片に固まります。また、マグマが水蒸気爆発で水と接触し、水が爆発的に蒸発してマグマが粉砕されるときにも灰が生成されます。灰は空気中に放出されると、風によって数千キロも離れた場所まで運ばれます。

火山灰は広範囲に拡散するため、動物や人間の健康問題、航空の混乱、重要なインフラ（電力供給システム、通信、水道・下水道網、交通機関など）の混乱、第一次産業（農業など）の混乱、建物やその他の構造物への被害など、社会にさまざまな影響を及ぼす可能性があります。

火山灰は爆発的な火山噴火やマグマ水蒸気噴火の際に形成され、^[2]火砕流の輸送中に形成されることもある。^[3]

爆発的な噴火は、マグマが上昇するにつれて減圧し、溶解した揮発性物質（主に水と二酸化炭素）がガス泡に溶け出すときに発生します。^[4]泡の核形成が増えると泡が生成され、マグマの密度が低下して火道上を加速します。噴火混合物の約70〜80 vol%が泡で占められると、破砕が発生します。^[5]破砕が発生すると、激しく膨張する泡がマグマを破片に引き裂き、大気中に放出されて灰粒子に固まります。破砕は非常に効率的な灰形成プロセスであり、水を加えなくても非常に細かい灰を生成することができます。^[6]

火山灰は、マグマ水蒸気噴火の際にも生成される。これらの噴火では、マグマが水域（海、湖沼、沼地など）、地下水、雪、氷と接触すると断片化が起こる。水の沸点よりもかなり高温のマグマが水と接触すると、絶縁性の蒸気膜が形成される（ライデンフロスト効果）。^[7]最終的にこの蒸気膜は崩壊し、冷たい水と熱いマグマが直接結合する。これにより熱伝達が増加し、水が急速に膨張してマグマが小さな粒子に断片化され、その後、火口から噴出する。断片化によりマグマと水の接触面積が増加してフィードバック機構が形成され、^[7]さらなる断片化と微細な灰粒子の生成につながる。

火砕流も灰粒子を生成することがあります。これらは通常、溶岩ドームの崩壊または噴煙柱の崩壊によって生成されます。^[8]火砕流内では、粒子が激しく衝突して粒子の摩耗が起こり、その結果、粒径が小さくなり、細粒の灰粒子が生成されます。さらに、流れ内の熱保存により、軽石の破片の二次破砕中に灰が生成されることもあります。^[9]これらのプロセスにより、非常に細粒の灰が大量に生成され、火砕流から共イグニンブライトの灰の煙で除去されます。

火山灰の物理的・化学的特性は、主に火山噴火のスタイルによって左右される。^[10]火山は、マグマの化学組成、結晶含有量、温度、溶存ガスによって制御されるさまざまな噴火スタイルを示し、火山爆発指数（VEI）を使用して分類することができる。玄武岩質の噴出性噴火（VEI 1）では、10 ⁵ m ^{3未満の噴出物が生じるが、}流紋岩質およびデイサイト質の極めて爆発的な噴火（VEI 5+）では、大気中に大量（10 ⁹ m ^{3超）の噴出物が噴出する可能性がある。 [11]}

火山灰に含まれる鉱物の種類は、噴火元のマグマの化学的性質によって異なります。珪酸塩マグマに最も多く含まれる元素はケイ素と酸素であるため、火山噴火で生成されるさまざまな種類のマグマ（したがって火山灰）は、シリカ含有量で説明されるのが一般的です。玄武岩の低エネルギー噴火では、特徴的に暗い色の灰が生成されます。この灰には約 45～55% のシリカが含まれており、一般に鉄(Fe) とマグネシウム(Mg)が豊富です。最も爆発的な流紋岩の噴火では、シリカ含有量が高い (> 69%)珪長質の灰が生成されますが、中間の組成を持つ他の種類の灰 (安山岩やデイサイトなど) では、シリカ含有量は 55～69% です。

火山活動中に放出される主なガスは、水、二酸化炭素、水素、二酸化硫黄、硫化水素、一酸化炭素、塩化水素です。[12] 硫黄、ハロゲンガス^、金属は、化学反応、乾式および湿式沈着、火山灰の表面への 吸着によって大気から除去されます。

新鮮な火山灰からは、さまざまな硫酸塩やハロゲン化物（主に塩化物とフッ化物）化合物が容易に溶出することが長い間認識されてきました。 ^{[13] [14]これらの塩は、}噴煙内の灰粒子の急速な酸溶解の結果として形成される可能性が最も高いと考えられており、硫酸塩やハロゲン化物塩の堆積に関与する陽イオンを供給すると考えられています。^[15]

新鮮な灰浸出液には約55種のイオン種が含まれていることが報告されていますが^[12]、最も多く含まれる種は、陽イオンのNa ⁺、K ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺と陰イオンの Cl ^-、F ^-、SO ₄ ^{2-です[12] [14]}。浸出液中に存在するイオン間のモル比から、多くの場合、これらの元素はNaClやCaSO ₄などの単純な塩として存在していることが示唆されています。^{[12] [16] [17] [18]} 1980年のセントヘレンズ山の噴火による火山灰の連続浸出実験では、塩化物塩が最も溶けやすく、硫酸塩がそれに続くことがわかった。 ^[16] フッ化物化合物は、アルカリ金属のフッ化物塩や六フッ化ケイ酸カルシウム（CaSiF ₆ ）などの化合物を除いて、一般に難溶性である（例： CaF ₂、MgF ₂ ） 。^[19]新鮮な火山灰浸出液のpHは、火山灰表面の酸性ガス凝縮物（主に噴煙中のSO ₂、HCl、HFガスによる）の存在に応じて大きく変化する。

塩の結晶固体構造は、導体というよりは絶縁体として機能します。^{[20] [21] [22] [23]}しかし、塩が水分源（霧、靄、小雨など）によって溶液に溶解すると、火山灰は腐食性で導電性になる可能性があります。最近の研究では、火山灰の電気伝導性は、（1）水分含有量の増加、（2）可溶性塩分含有量の増加、および（3）圧縮（かさ密度）の増加に伴って増加することが示されています。^[23]火山灰の電流伝導能力は、電力供給システムに大きな影響を与えます。

マグマ噴火で噴出した火山灰粒子は、ガラス質（非結晶質）、結晶質、または岩石質（非マグマ性）の粒子のさまざまな部分で構成されています。低粘度のマグマ噴火（ハワイやストロンボリ式玄武岩噴火など）で生成された火山灰は、噴火プロセスに応じてさまざまな火砕物を生成します。たとえば、ハワイの溶岩噴出孔から採取された火山灰は、シデロメレン（薄茶色の玄武岩ガラス）火砕物で構成され、マイクロライト（小さな急冷結晶。希少鉱物のマイクロライトと混同しないでください）と斑晶が含まれています。やや粘度の高い玄武岩の噴火（ストロンボリ式など）は、不規則なシデロメレン滴からブロック状のタキライト（黒から暗褐色の微結晶火砕物）まで、さまざまな火砕物を形成します。対照的に、高シリカ灰（例えば流紋岩）のほとんどは、軽石（ガラス質の破片）、個々の斑晶（結晶片）、およびいくつかの石質破片（捕獲岩）の粉砕物で構成されています。^[24]

水蒸気噴火で発生した火山灰は、主に熱水作用で​​変質した岩石や鉱物の破片で構成され、粘土マトリックスに含まれることが多い。粒子の表面はゼオライト結晶や粘土の集合体で覆われていることが多く、火山灰の種類を特定できるのは残存組織のみである。^[24]

火山灰の形態（形状）は、さまざまな噴火プロセスや運動プロセスによって制御されます。^{[24] [25]低粘性マグマ（玄武岩など）の噴火では、通常、液滴状の粒子が形成されます。この液滴の形状は、}表面張力、噴出口を離れた後の液滴の加速、空気摩擦によって部分的に制御されます。形状は、完全な球形から、滑らかで流動的な表面を持つさまざまなねじれた細長い液滴まであります。^[25]

高粘性マグマ（流紋岩、デイサイト、一部の安山岩など）の噴火で生じた灰の形態は、主に、崩壊前の上昇マグマ内の気泡の形状によって決まります。気泡は、マグマが固まる前にマグマガスが膨張することで形成されます。灰粒子の気泡度はさまざまで、気泡粒子は表面積と体積の比が極めて高い場合があります。^[24]粒子表面に見られる凹面、谷、管は、気泡壁が壊れた結果です。^[25]高粘性マグマの噴火で生じたガラス質の灰粒子は、通常、角張った気泡状の軽石片または薄い気泡壁片ですが、火山灰中の石質片は通常、等角形または角張った形からほぼ円形です。火山灰の岩石形態は、一般的に、マグマが地表に到達したときにマグマ内のガスが 破砕または爆発的に膨張して破壊された岩盤の機械的特性によって決まります。

水蒸気マグマ噴火の灰粒子の形態は、冷却されたマグマ内の応力によって制御され、その結果ガラスが破砕されて小さなブロック状またはピラミッド状のガラス灰粒子が形成される。^[24]気泡の形状と密度は、水蒸気マグマ噴火の粒子形状の決定においてわずかな役割しか果たさない。この種の噴火では、上昇するマグマは地表水または地表水と接触して急速に冷却される。「急冷された」マグマ内の応力により、5 つの主要な火砕物形状タイプに破砕される: (1) ブロック状で等角、(2) 表面が滑らかな気泡状で不規則、(3) 苔状で渦巻き状、(4) 球状または滴状、(5) 板状。

個々の粒子の密度は噴火によって異なります。火山灰の密度は、軽石で700～1200 kg/m ³ 、ガラス片で2350～2450 kg/m ^{3 、水晶で2700～3300 kg/m 3} 、石質粒子で2600～3200 kg/m ^{3です。 [26]}発生源に近いほど粗く密度の高い粒子が堆積するため、発生源から遠い場所の降下火山灰堆積物には、比較的細かいガラス片や軽石片が多く含まれています。^[27]密度と硬度が高く（モース硬度スケールで約5 ）、角張っているため、一部の種類の火山灰（特にシリカ含有量が多いもの）は非常に研磨性が高くなります。

火山灰は、直径2mm未満の粒子（火砕物）で構成され（2mmを超える粒子は火山礫に分類される）^[1]、1μmほどの微細なものもあります。^[10]火山灰の全体的な粒度分布は、マグマの組成によって大きく異なります。堆積物の粒度特性と、それを生成したイベントの粒度特性を相関させる試みはほとんど行われていませんが、ある程度の予測はできます。流紋岩マグマは一般に、粘度が高く爆発性が高いため、玄武岩マグマに比べて粒子の細かい物質を生成します。珪質の爆発性噴火では細かい灰の割合が多くなりますが、これはおそらく、噴火前のマグマの気泡サイズが苦鉄質マグマの気泡サイズよりも小さいためと考えられます。^[1]火砕流は、混合によって高濃度の微細灰を生成するという確かな証拠があり、このプロセスは火山の火道内でも発生し、マグマの破砕面が山頂火口よりかなり下にある場合に最も効率的である可能性が高い。^[1]

火山灰粒子は、噴出口から高速で噴出するにつれて噴煙柱に取り込まれる。噴火による初期の勢いで、噴煙柱は上向きに推進される。空気が噴煙柱に引き込まれると、嵩密度が減少し、大気中へ浮力を持って上昇し始める。^[8]噴煙柱の嵩密度が周囲の大気と同じになった時点で、噴煙柱は上昇を止め、横方向に移動し始める。横方向への拡散は卓越風によって制御され、噴煙柱の高さ、灰の粒子サイズ、気候条件（特に風向、風速、湿度）に応じて、火山から数百から数千キロメートル離れた場所に灰が堆積することもある。^[28]

降下灰は噴火直後に発生し、粒子の密度によって制御されます。最初は粗い粒子が発生源の近くで降下します。その後、柱状体内で粒子が凝集した結果、付加した火山礫が降下します。 ^[29]降下灰は、柱状体が風下に移動する最終段階では濃度が低下します。その結果、火山からの距離が増すにつれて、厚さと粒径が指数関数的に減少する降下灰堆積物が生じます。^[30]微細な灰粒子は数日から数週間大気中に残り、高高度の風によって拡散する場合があります。これらの粒子は航空業界に影響を与える可能性があり（影響のセクションを参照）、ガス粒子と組み合わさって地球の気候に影響を及ぼす可能性があります。

火山灰の噴煙は、火砕流の上流で形成されることがあります。これらは、共イグニンブライト噴煙と呼ばれます。火砕流が火山から遠ざかるにつれて、より小さな粒子が水簸によって流れから除去され、主流の上に低密度の領域が形成されます。その後、この領域は周囲の空気を巻き込み、浮力のある共イグニンブライト噴煙が形成されます。これらの噴煙は、火砕流の摩耗により、マグマ噴火の噴煙に比べて細かい灰粒子の濃度が高くなる傾向があります。^[1]

人口増加により、火山中心部に近い高リスク地域への都市開発が徐々に進み、火山灰降下事象に対する人間の曝露が増加している。^[31]

火山灰が人間に直接及ぼす健康影響は、健康な人の場合、通常は短期的で軽度ですが、長期間曝露すると、保護具を着用していない労働者が珪肺症になるリスクがいくらかあります。^[32]より大きな懸念は、現代社会を支える重要なインフラ、特に人口密度が高くサービス需要が高い都市部への火山灰の影響です。^{[33] [31]}最近のいくつかの噴火は、わずか数ミリメートルまたはセンチメートルの火山灰を降らせた都市部の脆弱性を浮き彫りにしました。 ^{[34] [35] [36] [37] [38]これは、交通、 [39]} 電気、^[40] 水道、^{[41] [42]} 下水道および雨水システムの混乱を引き起こすのに十分でした。 ^[43]事業の中断、損傷した部品の交換、保険損失による費用が発生しました。重要なインフラへの火山灰の降下は、さまざまな連鎖反応を引き起こし、さまざまな分野やサービスに混乱をもたらす可能性があります。^[44]

火山灰の降下は、物理的、社会的、経済的に混乱を引き起こします。^[45]火山灰は、発生源から近い地域だけでなく、数百キロ離れた地域にも影響を及ぼす可能性があり、^[46]さまざまなインフラ部門で混乱や損失を引き起こします。影響は、降下灰の厚さ、灰の粒径と化学組成、灰が湿っているか乾いているか、降下期間、降下灰の影響を軽減するために講じられた準備、管理、予防（緩和）対策によって異なります。インフラと社会のさまざまな部門がさまざまな方法で影響を受け、さまざまな影響や結果に対して脆弱です。これらについては、次のセクションで説明します。^[31]

空気中に浮遊する直径10μm未満の火山灰粒子は吸入可能であることが知られており、降灰にさらされた人々は呼吸器系の不快感、呼吸困難、目や皮膚の炎症、鼻や喉の症状を経験しています。^[47]これらの影響のほとんどは短期的なものであり、既存の呼吸器疾患のない人々に重大な健康リスクをもたらすとは考えられていません。^[32]火山灰の健康への影響は、火山灰粒子の粒径、鉱物組成、表面の化学コーティングによって異なります。^[32]潜在的な呼吸器症状に関連するその他の要因には、曝露の頻度と期間、空気中の火山灰の濃度、呼吸可能な火山灰の割合（PM10と呼ばれる直径10μm未満の火山灰の割合）があります_。社会的背景も重要になる場合があります。

自由結晶シリカへの曝露は珪肺症を引き起こすことが知られているため、火山灰の降下による慢性的な健康影響の可能性がある。これに関連する鉱物には、石英、クリストバライト、トリジマイトなどがあり、これらはすべて火山灰中に存在する可能性がある。これらの鉱物は、SiO _{2が他の元素に結合して新しい鉱物を形成していないため、「自由」シリカと呼ばれる。しかし、SiO 2 が}58% 未満のマグマには結晶シリカが含まれていない可能性が高いと考えられている。^[32]

灰中の遊離結晶シリカへの曝露レベルは、国際がん研究機関によってヒトに対する発がん性物質として分類されているため、職業研究（鉱業、建設業、その他の産業で働く人々）における珪肺症のリスクを特徴付けるために一般的に使用されています。曝露に関するガイドライン値は作成されていますが、根拠は明確ではありません。空気中の粒子状物質（PM10）に関する英国のガイドラインは50 μg/m ³で、結晶シリカへの曝露に関する米国のガイドラインは50 μg/m ³です。^[32]曝露レベルに関するガイドラインは、一般の人々の健康に重大な影響を与えることなく、短期間で超過する可能性があると考えられています。^[47]

火山灰への曝露により珪肺症を発症したという記録はない。しかし、これらの影響を評価するために必要な長期研究は不足している。^[32]

湖や貯水池などの表層水源の場合、灰から浸出したイオン種を希釈できる量は一般に大きい。灰浸出液の最も豊富な成分（Ca、Na、Mg、K、Cl、F、SO ₄）は、ほとんどの表層水にかなりの濃度で自然に存在するため、火山灰の流入によって大きな影響を受けず、フッ素を除いて飲料水への懸念も低い。鉄、マンガン、アルミニウムの元素は、火山灰の降下によって通常背景レベルを超えて濃縮される。これらの元素は水に金属の味を与え、陶磁器に赤、茶色、または黒の汚れを生じさせることがあるが、健康リスクとは見なされていない。火山灰の降下が、灰浸出液中に非常に低濃度で含まれる水銀（Hg）や鉛（Pb）などの有毒な微量元素によって給水に問題を引き起こしたことは知られていない。^[42]

灰を摂取すると家畜に有害であり、歯の摩耗を引き起こし、また、フッ素含有量が多い場合には、放牧動物にフッ素中毒（100 μg/gを超えると有毒）を引き起こす可能性がある。^[48] 1783年のアイスランドのラキ火山の噴火では、高濃度のフッ化水素を含む灰とガスの化学的性質の結果として、人や家畜にフッ素中毒が発生したことがわかっている。 1995年から1996年にかけてニュージーランドで起きたルアペフ山の噴火の後、わずか1～3 mmの火山灰降下の土地で放牧中に2,000頭の雌羊と子羊がフッ素症に罹患して死亡した。^{[48]灰にさらされた牛の}フッ素症の症状には、歯に黄褐色から緑がかった黒色の斑点が現れる、脚と背中の圧迫に対する過敏症などがある。^[49]灰の摂取は胃腸閉塞を引き起こすこともある。^{[37] 1991年にチリの}ハドソン山の火山噴火で発生した灰を摂取した羊は下痢と衰弱に悩まされた。

羊の背中の毛に灰が蓄積すると、体重がかなり増え、羊は疲労し、立ち上がれなくなる。降雨は灰の重量を増やすため、大きな負担となる可能性がある。^[50]羊毛の破片が落ち、残った羊毛は火山噴火に伴う栄養不良が繊維の質に影響を与えるため、価値がなくなる可能性がある。^[50]通常の牧草地や植物が噴火中に火山灰に覆われるため、一部の家畜は有毒植物を含め、手に入るものは何でも食べるようになる可能性がある。^[51]チリとアルゼンチンでは、火山噴火に関連してヤギと羊が自然流産したという報告がある。^[52]

火山灰は、発電、変電、送電、配電のあらゆるレベルで電力供給システムに混乱をもたらす可能性があります。電力供給プロセスで使用される機器の火山灰汚染によって生じる主な影響は4つあります。^[53]

• 高電圧絶縁体上の湿った灰の堆積により、漏れ電流（絶縁体表面を流れる少量の電流）が発生し、十分な電流が流れると「フラッシュオーバー」（絶縁体の表面の周囲または表面上での意図しない放電）が発生する可能性があります。

結果として生じる短絡電流が遮断器をトリップさせるほど高ければ、サービスの中断が発生します。変圧器の絶縁体（ブッシング）を横切る灰によるフラッシュオーバーにより、絶縁体が焼損、腐食、または亀裂し、修復不能となり、電力供給が中断される可能性があります。^[54]

• 火山灰は金属装置、特に水力タービンや風力タービン、変圧器や火力発電所の冷却ファンなどの可動部分を侵食し、穴をあけ、磨耗させる可能性があります。 ^[55]
• 一部の火山灰堆積物の嵩密度が高いと、灰の積載により電線が破損したり、鉄塔や木製の柱が損傷したりすることがある。これは、灰や電線、構造物が濡れている（降雨など）場合や、降灰量が10 mm以上の場合に最も危険である。細粒の火山灰（直径0.5 mm未満）は、電線や構造物に最も付着しやすい。火山灰は、張り出した植生に積もり、電線上に落下することもある。電線や張り出した植生に雪や氷が積もると、電線やその他のハードウェアが破損したり倒壊したりするリスクがさらに高まる。^[56]
• 火山灰の降下が収まるまで、または機器の電源を切って清掃するまで、脆弱な接続ポイント（変電所など）または回路を制御的に停止する。 ^[57]

地下水を利用するシステムは降灰の影響に対して耐性があるが、空中に舞う灰は井戸のポンプの作動を妨げる可能性がある。また、降灰による停電は、予備発電がない場合には電動ポンプの作動を妨げる可能性がある。^[58]

降灰の物理的影響は、水処理施設の運営に影響を及ぼす可能性があります。灰は取水口の構造物を塞いだり、ポンプの羽根車に深刻な摩耗損傷を引き起こしたり、ポンプのモーターに過負荷をかけたりする可能性があります。^[58]灰は直接の降下と取水水の両方によって、開放型砂ろ過装置などのろ過システムに入り込む可能性があります。ほとんどの場合、降灰の影響を管理するためにメンテナンスを強化する必要がありますが、サービスの中断はありません。^[59]

飲料水処理の最終段階は、最終的な飲料水に感染性微生物が含まれていないことを保証するための消毒です。浮遊粒子（濁度）は微生物の増殖基質となり、消毒処理から微生物を保護する可能性があるため、水処理プロセスで浮遊粒子を適切なレベルで除去することが非常に重要です。適切な消毒を確実に行うには、塩素処理を増やす必要がある場合があります。^[60]

多くの家庭や一部の小規模コミュニティでは、飲料水として雨水に頼っています。屋根給水システムは、貯蔵タンクの容積に比べて表面積が大きいため、降灰による汚染に対して非常に脆弱です。このような場合、降灰からの化学汚染物質の浸出が健康リスクとなる可能性があるため、水を飲むことは推奨されません。降灰前に縦樋を外し、タンク内の水を保護する必要があります。さらに問題となるのは、新鮮な火山灰の表面コーティングが酸性になる可能性があることです。ほとんどの表層水とは異なり、雨水は一般にアルカリ度（酸中和能力）が非常に低いため、降灰によってタンクの水が酸性化する可能性があります。これにより、水が接触する材料に対してより攻撃的になる、鉛溶解性の問題が発生する可能性があります。屋根に鉛の頭の釘や鉛の雨押さえが使用されている場合、および銅管やその他の金属製配管継手の場合、特に問題となる可能性があります。^[61]

火山灰が降る際には、清掃のために水資源への需要が急増し、水不足に陥ることがあります。水不足は消防などの重要なサービスに支障をきたし、衛生、衛生設備、飲料水不足につながる可能性があります。市当局は、この水需要を注意深く監視、管理する必要があり、水を使わない清掃方法（ホースではなくほうきで掃除するなど）を利用するよう住民にアドバイスする必要があるかもしれません。^[62]

下水道網も給水網と同様の被害を受ける可能性がある。下水道システムから灰を排除するのは非常に困難である。雨水と下水が合流するシステムが最も危険にさらされる。違法な接続（屋根の縦樋など）、交差接続、マンホールの蓋の周り、または下水管の穴や亀裂を通して雨水が流入/浸入すると、灰は下水管に入る。^{[63] [64]}

灰を含んだ下水が処理場に入ると、ステップスクリーンや回転スクリーンなどの機械式スクリーニング装置の故障を引き起こす可能性があります。システムのさらに奥まで浸透した灰は沈殿して生物反応槽の容量を低下させるだけでなく、汚泥の量を増やしてその組成を変えます。^[64]

火山灰雲に突入した航空機が受ける主な被害は、フロントガラスや翼の前縁などの機体前面の摩耗と、エンジンを含む表面開口部への灰の堆積である。^[65]フロントガラスや着陸灯の摩耗により視界が悪くなるため、パイロットは計器に頼らざるを得なくなる。しかし、一部の計器はセンサー（ピトー管など）が灰で詰まることがあるため、不正確な測定値を示す可能性がある。エンジンに灰が吸い込まれると、コンプレッサーのファンブレードが摩耗する。灰はコンプレッサーの鋭いブレードを侵食し、効​​率を低下させる。灰は燃焼室で溶けて溶融ガラスになる。その後、灰はタービンブレード上で固まり、空気の流れを妨げてエンジンを停止させる。^[66]

ほとんどの火山灰の組成は、その融点が現代の大型ジェットエンジンの作動温度（1000℃以上）の範囲内である。^[67]影響の程度は、噴煙中の火山灰の濃度、航空機が噴煙内に滞在する時間の長さ、パイロットの行動によって決まる。重要なことに、火山ガラスなどの火山灰が溶けると、タービンノズルのガイドベーンに再固化した火山灰が蓄積し、コンプレッサーが失速してエンジン推力が完全に失われる可能性がある。^[68]失速の可能性を検知した場合のエンジン制御システムの標準的な手順は、出力を上げることであるが、これは問題を悪化させる可能性がある。パイロットはエンジン出力を下げ、180°下降旋回を行って火山灰雲から素早く脱出することが推奨される。^[68]火山ガスは火山灰雲内に存在するため、エンジンやアクリル製フロントガラスに損傷を与える可能性があり、成層圏でほとんど目に見えないエアロゾルとして長期間残留する可能性がある。^[69]

火山灰との遭遇によりジェット機が損傷した例は数多くある。1982年6月24日、ブリティッシュ・エアウェイズの ボーイング747-236B（フライト9 ）がインドネシアのガルングン山の噴火による火山灰雲の中を飛行し、4基のエンジンすべてが故障した。飛行機は16分で24,000フィート（7,300メートル）降下した後、エンジンが再始動し、緊急着陸することができた。1989年12月15日、KLMの ボーイング747-400（フライト867 ）もアラスカのリダウト山の火山灰雲に突入した後、4基のエンジンすべてが故障した。4分で14,700フィート（4,500メートル）降下した後、エンジンは衝突のわずか1～2分前に始動した。損害総額は8,000万ドルで、飛行機の修理には3か月を要した。^{[67] 1990年代には、}フィリピンのピナツボ山の1991年の噴火の結果、民間航空機（空中および地上）にさらに1億ドルの損害が発生しました。^[67]

2010年4月、アイスランドのエイヤフィヤトラヨークトル火山の噴火により上層大気に火山灰が存在したため、ヨーロッパ全土の空域が影響を受け、前例のないほど多くのフライトが欠航となった。^[70] 2010年4月15日、フィンランド空軍は、ボーイングF-18ホーネット戦闘機のエンジンが火山灰を吸い込んで損傷しているのが見つかり、訓練飛行を中止した。^{[71] 2011年6月、チリの}プジェウエ・コルドン・カウジェ火山の噴火を受けて、チリ、アルゼンチン、ブラジル、オーストラリア、ニュージーランドで同様に空域が閉鎖された。^[72]

火山灰雲は、航空機のコックピットに検出するための計器がないため、航空機から検出するのは非常に困難です。しかし、オーストラリア連邦科学産業研究機構^[74]とノルウェー大気研究所に勤務するフレッド・プラタ博士^[73]によって最近開発された空中火山物体赤外線検出器（AVOID）と呼ばれる新しいシステムにより、パイロットは最大60km先までの火山灰の噴煙を検出し、安全に迂回することができます。^[75]このシステムは、火山灰を検出するように調整された、前方に取り付けられた2台の高速サンプリング赤外線カメラを使用します。このシステムは、1 mg/m ³未満から50 mg/m ³を超える火山灰濃度を検出し、パイロットに約7～10分の警告を発します。^{[ 75]}このカメラは、イージージェット航空会社^{[78] 、}エアバス、およびニカルニカ・アビエーション（フレッド・プラタ博士が共同設立者）によってテストされました。結果によると、システムは距離約60km、高度10,000フィートまで動作できるが^[79]、大幅な改造をしなければそれ以上の距離では動作しないことが判明した。

さらに、地上および衛星画像、レーダー、ライダーを使用して火山灰雲を検出することができます。この情報は、火山灰警報センター（VAAC）を通じて気象機関、火山観測所、航空会社間でやり取りされます。世界の9つの地域ごとに1つのVAACがあります。VAACは、火山灰雲の現在および将来の範囲を説明する警報を発行できます。^[80]

火山灰は飛行中の運航に影響を与えるだけでなく、地上の空港の運航にも影響を与える可能性があります。少量の火山灰が積もると、視界が悪くなり、滑走路や誘導路が滑りやすくなり、通信や電気系統に侵入し、地上サービスが中断し、建物や駐機中の航空機が損傷する可能性があります。^[81]数ミリメートルを超える火山灰の積もりは、空港が全面的に運営を再開する前に除去する必要があります。火山灰は（降雪とは異なり）消えることはなく、風や航空機によって再び舞い上がるのを防ぐ方法で処分する必要があります。^[82]

火山灰は、道路や車両、鉄道、港湾、船舶など、広範囲にわたる交通システムを数時間から数日間混乱させる可能性があります。火山灰が降ると視界が悪くなり、運転が困難で危険になる可能性があります。^[26]さらに、高速で移動する車は火山灰を巻き上げ、渦巻く雲を発生させ、視界の危険が継続します。火山灰が蓄積すると、特に濡れているときは牽引力が低下し、路面標示が覆われます。^[26]細粒の火山灰は車の開口部に入り込み、特に可動部品間のほとんどの表面を摩耗させる可能性があります。空気フィルターとオイルフィルターが詰まり、頻繁に交換する必要があります。鉄道輸送はそれほど脆弱ではなく、混乱は主に視界の低下によって引き起こされます。^[26]

海上輸送も火山灰の影響を受ける可能性があります。火山灰が降ると、エアフィルターやオイルフィルターが詰まり、エンジンに吸い込まれると可動部品が摩耗します。火山灰降下中の視界低下により、航行にも影響が出ます。気泡化した火山灰（軽石とスコリア）は「軽石筏」となって水面に浮かび、取水口をすぐに詰まらせ、機械の過熱につながります。^[26]

火山灰は、通信・放送ネットワークに次のような影響を及ぼす可能性がある。信号強度の減衰・低下、機器の損傷、ユーザー需要によるネットワークの過負荷など。火山灰による信号減衰については十分に文書化されていないが、1969年のスルツェイ火山の噴火と1991年のピナツボ火山の噴火後に通信が中断したという報告がある。ニュージーランドに拠点を置くオークランド・エンジニアリング・ライフライン・グループの研究では、理論的には火山灰による通信信号への影響は衛星通信などの低周波サービスに限定されると結論付けられた。^[37]火山噴火の煙の中では雷が頻繁に発生するため、雷によって信号干渉が発生することもある。^[83]

通信機器は直接の火山灰の降下により損傷を受ける可能性があります。ほとんどの最新機器は空調装置による常時冷却を必要とします。これらは火山灰によって詰まりやすく、冷却効率が低下します。^[84]火山灰が大量に降下すると、火山灰の負荷により通信線、マスト、ケーブル、アンテナ、アンテナ皿、塔が倒壊する可能性があります。また、湿った火山灰は金属部品の腐食を加速させる可能性があります。^[37]

最近の噴火に関する報告によると、通信ネットワークへの最大の混乱は、ユーザー需要の高まりによる過負荷であると示唆されています。^[26]これは多くの自然災害で共通しています。^[85]

コンピュータは火山灰の影響を受ける可能性があり、火山灰降下中に機能や使い勝手が低下するが、完全に故障する可能性は低い。^[86]最も脆弱な部品は、冷却ファン、CDドライブ、キーボード、マウス、タッチパッドなどの機械部品である。これらの部品は細粒の火山灰で詰まって動作しなくなることがあるが、圧縮空気で清掃することでほとんどが正常な状態に戻る。湿った火山灰はデスクトップコンピュータ内で電気的なショートを引き起こす可能性があるが、ラップトップコンピュータには影響しない。^[86]

建物や構造物への被害は、屋根の完全または部分的な崩壊から、外装および内装材へのそれほど深刻ではない損害まで多岐にわたります。影響は、灰の厚さ、湿っているか乾いているか、屋根と建物の設計、建物内にどれだけの灰が入り込むかによって異なります。灰の比重は大幅に異なることがあり、雨が降ると50～100%増加する可能性があります。^[10]灰の積載に関連する問題は雪の場合と似ていますが、灰はより深刻で、1) 灰の積載は一般的にはるかに大きい、2) 灰は溶けない、3) 特に降雨後は灰が溝を詰まらせたり損傷したりする可能性がある、という理由があります。灰の積載の影響は、屋根の傾斜、建築材料、屋根のスパンと支持システム、建物の築年数とメンテナンスを含む建物の設計と構造によって異なります。^[10]一般的に、平らな屋根は急勾配の屋根よりも損傷や崩壊の影響を受けやすいです。滑らかな素材（金属板やガラス）で作られた屋根は、粗い素材（茅葺き、アスファルト、木製の屋根板）で作られた屋根よりも灰が落ちる可能性が高くなります。屋根の崩落は、広範囲にわたる負傷や死亡、財産の損害につながる可能性があります。例えば、1991年6月15日のピナツボ山の噴火では、灰による屋根の崩落で約300人が死亡しました。^[87]

火山灰は環境に悪影響を及ぼす可能性がありますが、降灰地域にはさまざまな環境条件が存在するため、その影響を予測することは困難です。都市の給水網と同様に、自然水路も影響を受ける可能性があります。灰は水の濁度を高め、深部に届く光の量を減らし、水中の水生植物の成長を阻害し、その結果、魚や貝類など、それらに依存する種に影響を及ぼす可能性があります。^{[88]濁度が高いと、}魚のえらが溶存酸素を吸収する能力にも影響します。^[89]酸性化も起こり、水の pH が低下し、環境に生息する動植物に影響を及ぼします。灰に高濃度のフッ化物が含まれている場合は、フッ化物汚染が発生します。^[90]

灰の蓄積は、牧草地、園芸および農業産業の一部である植物および樹木にも影響を及ぼす。薄い降灰（20 mm未満）は家畜の食欲をそそり、蒸散および光合成を阻害し、成長を変える可能性がある。1980年のセントヘレンズ山の噴火および1995/96年のルアペフ山の噴火後に起こったように、マルチング効果およびわずかな肥料効果により牧草地の生産が増加する可能性がある。^{[91] [92]}より激しい降灰は牧草地と土壌を完全に埋め、酸素欠乏により牧草地の死滅および土壌の不毛化につながる。植物の生存は、灰の厚さ、灰の化学組成、灰の圧縮、降雨量、埋没期間、および降灰時の植物の茎の長さに依存する。^[10]

若い森林（樹齢2年未満の木）は降灰によるリスクが最も高く、100 mmを超える降灰によって破壊される可能性が高い。^[93]降灰によって成木が枯れる可能性は低いが、降灰量が多い場合（500 mmを超える降灰）には、灰の負荷によって大きな枝が折れる可能性がある。特に降灰の中に粗い灰の成分が含まれている場合、樹木の落葉も起こる可能性がある。^[10]

火山灰の堆積厚さによっては、降灰後の土地の再生が可能な場合があります。再生処理には、堆積物への直接播種、堆積物と埋土の混合、地表からの火山灰堆積物の削り取り、火山灰堆積物の上に新しい表土の施用などが含まれます。^[37]

重要インフラとインフラサービスは、医療、警察、緊急サービス、水道、廃水、電力、交通機関などのライフラインを提供するために、現代社会の機能に不可欠です。重要な施設自体も、その運用をそのようなライフラインに依存していることが多く、そのため、危険事象による直接的な影響とライフラインの中断による間接的な影響の両方に対して脆弱です。^[94]

ライフラインへの影響も相互に依存している可能性がある。各ライフラインの脆弱性は、危険の種類、重要なリンクの空間密度、重要なリンクへの依存度、損傷の受けやすさとサービス復旧の速度、修復の状態や年数、組織の特徴や所有権によって左右される可能性がある。^[33]

2010年にアイスランドのエイヤフィヤトラヨークトル火山が噴火し、現代社会における火山灰の影響と、インフラサービスの機能への依存度が浮き彫りになった。この噴火で、航空業界は2010年4月に6日間、そしてその後2010年5月までヨーロッパの空域が閉鎖されたことで、15億～25億ユーロの事業中断損失を被った。 ^[95]この噴火による火山灰の降下は、農業における地元の作物の損失、観光産業の損失、アイスランドの道路や橋の破壊（氷河の融解水と相まって）、緊急対応と清掃に関連する費用も引き起こしたことが知られている。しかし、ヨーロッパ全体では、旅行の混乱、保険業界、郵便サービス、ヨーロッパ全体および世界中の輸出入に関連するさらなる損失があった。これらの結果は、単一のイベントによる影響の相互依存性と多様性を示している。^[38]

火山灰の降下に対する備えとしては、建物を密閉し、インフラや家屋を保護し、火山灰の降下が終わって清掃作業が始まるまで十分な食料と水を備蓄することなどが挙げられる。灰の吸入を減らし、呼吸器系の健康への影響を軽減するために、防塵マスクを着用することができる。 ^[47]目の刺激を防ぐためにゴーグルを着用することができる。

自宅で火山活動に関する情報を入手し、代替避難場所の緊急時対応計画を準備しておくことは、降灰イベントへの備えになります。これにより、降灰に関連する影響の一部を防ぎ、影響を軽減し、そのようなイベントに対処する人間の能力を高めることができます。懐中電灯、電子機器を灰の侵入から保護するためのビニールシート、電池式ラジオなどのいくつかのアイテムは、降灰イベント時に非常に役立ちます。^[10]

実施される緩和措置について事前に通知するためのコミュニケーション計画を立てておく必要があります。火山灰が降る前にスペアパーツとバックアップシステムを用意して、サービスの中断を減らし、できるだけ早く機能を回復できるようにする必要があります。また、火山灰が降る前に灰の処分場を特定して、灰のさらなる移動を防ぎ、清掃を支援することも、十分な準備に含まれます。^[96]

灰の管理には、清掃方法や清掃装置、被害を軽減または制限する措置など、いくつかの効果的な技術が開発されている。後者には、灰が降っている間、空気や水の取り入れ口、航空機のエンジン、窓などの開口部を覆うことが含まれる。灰の降下を清掃するために道路を閉鎖したり、灰の降下後に自動車の運転者が自動車の故障を起こして立ち往生するのを防ぐために速度制限を設けたりすることがある。^[97]地下水システムや廃水ネットワークへのさらなる影響を防ぐために、排水溝や暗渠の詰まりを取り除き、灰がシステムに入り込まないようにする必要がある。^[96]灰は、水を散布することで湿らせることができる（ただし飽和させない）。これにより、灰の再移動を防ぎ、清掃を促進できる。^[97]重要な施設の清掃作業を優先し、清掃活動を調整することも、優れた管理慣行を構成する。^{[96] [97] [98]}

火山灰が5cm以上降る可能性がある地域では家畜を避難させることが推奨されている。^[99]

火山灰の主な用途は土壌の肥沃化です。灰に含まれるミネラルが雨やその他の自然現象によって土壌に流れ込むと、土壌と混ざり合って黒ボク土層を形成します。この層は栄養分が非常に豊富で、農業に非常に適しています。火山島に豊かな森林が存在するのは、リンと窒素が豊富な黒ボク土で木が成長し、繁茂しているからです。^[100]火山灰は砂の代替品としても使用できます。^[101]

• ベントナイト – 岩石タイプまたは吸収性膨張粘土
• 沈着（エアロゾル物理学）  – エアロゾル粒子が固体表面に集まるプロセス
• エネルギー的に改質されたセメント – 反応性を変換するために機械的に処理されたセメントのクラス
• ヘレナイト – 火山灰から作られた人工ガラス
• NOTAM  – 潜在的な飛行危険に関する航空通知
• ローマのコンクリート – 古代ローマで使われた建築材料
• テフロクロノロジー – 地質年代学の手法
• 火山灰の凝集

ウィキブック歴史地質学には、火山灰に関するページがあります。

ウィキメディア・コモンズには、火山灰に関連するメディアがあります。