- Заложены основы нового научного направления «акустика вулканических извержений».
- Установлено, что различные физические процессы приводят к возникновению акустических сигналов с характерным диапазоном частот и дана феноменологическая классификация акустических эффектов в атмосфере от вулканических извержений. В основу классификации положены физические процессы, связанные с фрагментацией магмы (аэродинамический шум и воздушные ударные волны) и распространением продуктов фрагментации в атмосфере (инфразвуковые колебания и длинноволновые акустические возмущения).
- Впервые в мировой практике вулканологических исследований реально обосновано и показано, что акустические сигналы диапазона 1-10 Гц, связанные с разрушением газовых пузырей при стромболианском типе активности и нестационарными процессами, обусловленными фрагментацией магмы, при вулканском типе активности, являются слабыми воздушными ударными волнами. Характерное время длительности импульса избыточного давления для вулканических воздушных ударных волн в основном, определяется размером кратера.
- Показано, что при определенных условиях разрушения магматического материала, приводящих к истечению пепло-газовых струй, происходит генерация аэродинамического шума, параметры которого связаны с интенсивностью и скоростью истечения струй, обусловленных процессом фрагментации.
- Впервые обнаружено, что во время формирования гравитационных потоков (пирокластических потоков и снежных лавин) генерируются инфразвуковые волны с периодом 2-5 секунд, источником которых является развитая турбулентность снего и пылевоздушных облаков, возникающих над телом гравитационного потока за счет его интенсивного массообмена с окружающим воздухом. На качественном уровне показано, что интенсивность инфразвуковых волн для пирокластических потоков связана с количеством и температурой извергнутого материала.
- Установлено, что длинноволновые акустические возмущения с периодом больше 8 минут, сопровождающие извержения типа «направленный взрыв» по классификации Г.С. Горшкова, несут информацию о сценарии и динамике таких извержений. Показано, что интенсивность и длительность фазы разрежения длинноволновых акустических возмущений (ДАВ) связаны с конденсацией в атмосфере водяного пара, выделяющегося в процессе фрагментации из магмы.
- На примере извержений вулканов Шивелуч (ноябрь 1964 г.), Ключевской (март-июнь 1983 г.), Безымянный (июнь 1985 г.) показано, что акустические сигналы характеризуют динамику извержений и дают возможность совместно с сейсмическими данными реконструировать последовательность всего процесса.
1.Фирстов П.П. Вулканические акустические сигналы диапазона 1,010 Гц и их связь с эксплозивным процессом. Петропавловск – Камчатский. 2003. 90 с.
Статьи в реферируемых изданиях:
1.Токарев П.И., Фирстов П.П. Сейсмологические исследования вулкана Карымский // Бюл. вулканол. станций. 1967. № 43. С.
2.Дубик Ю.М., Огородов Н.В., Абдурахманов А.А., Хренов А.П., Токарев П.И., Фирстов П.П., Широков В.А., Лемзиков В.К. Начало нового эруптивного цикла активности вулкана Карым-ский в мае 1970 года // Бюл. вулканол. станций. 1972. № 48. С. 3-30.
3.Фирстов П.П., Адушкин В.В., Сторчеус А.В. Ударные воздушные волны, зарегистрированные во время Большого трещинного извержения в сентябре 1975 г. // ДАН. СССР. 1978. т. 259. № 5. С. 1078-1081.
4.Фирстов П.П.,Токарев П.И., Лемзиков В.К. Киносъемка выбросов и схема эксплозивного процесса вулкана Карымского // Бюл. вулканол. станций. 1978. № 55. С. 27-35.
5.Фирстов П.П., Иванов В.В., Карпухина Ю.В. Временные и энергетические закономерности извержений вулканов Курило-Камчатского региона в 1956-1976 гг. // Бюл. вулканол. станций. 1979. № 57. С. 3-11.
6.Адушкин В.В., Гостинцев Ю.А., Фирстов П.П. О природе воздушных волн при сильных эксплозивных извержениях // Вулканология и сейсмология. 1984. № 5. С. 3-11.
7.Фирстов П.П., Сторчеус А.В. Акустические сигналы, сопровождавшие извержение вулкана Ключевского в марте-июне 1983 года // Вулканология и сейсмология. 1987. № 5. С. 66-80.
8.Фирстов П.П., Трубников Б.А. Нелинейные колебания в жерле вулкана Ключевского // ДАН. СССР. 1988. т. 301. № 2. С. 313-317.
9.Алибидиров М.А., Богоявленская Г.Е., Кирсанов И.Т., Фирстов П.П, Гирина О.Е., Белоусов А.Б., Малышев А.И. Извержение вулкана Безымянный в 1985 г. // Вулканология и сейсмология 1988. № 6. С. 3-17.
10.Фирстов П.П. Особенности акустических и сейсмических волн, сопровождавших извержение вулкана Безымянный в 1983-1985гг. // Вулканология и сейсмология. 1988. № 2. С. 81-97.
11.Фирстов П.П, Суханов А.А., Пергамент В.Х., Радионовский М.В., Горецкий А.С. Экспериментальные исследования сейсмических и акустических сигналов снежных лавин на северном склоне горы Чегет // Материалы гляциологических исследований. 1990. № 69. С. 153-160.
12.Фирстов П.П., Суханов А.А., Пергамент В.Х., Радионовский М.В Акустические и сейсмиче-ские сигналы от снежных лавин // ДАН СССР 1990. Т. 312. № 1. С. 67-71.
13.Максимов А.П., Фирстов П.П, Гирина О.А., Малышев А.И. Извержение вулкана Безымянный в июне 1986 г. // Вулканология и сейсмология. 1991. № 1. С. 3-20.
14.Чунчузов И.П., Отрезов А.И, Фирстов П.П. Эксперементальное исследование внутренних гравитационных волн в горной местности // Изв. АН СССР ФАО. 1991. Т. 27. № 4. С. 362-368.
15.Чунчузов И.П., Фирстов П.П. Особенности распространения акустического импульса от вулканических взрывов, происходящих в вершинном кратере вулкана Ключевского (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1992. № 2. С. 96-106
16.Фирстов П.П., Гаврилов В.А., Кирьянов В.Ю., Жданова Е.Ю. Начало нового экструзивного извержения вулкана Шивелуч в апреле 1993 г. // Вулканология и сейсмология. 1994. № 4-5. С. 33-47.
17.Фирстов П.П., Кравченко Н.М. О возможности использования воздушных волн для оценки количества эксплозивного газа, высвобождаемого во время вулканических извержений // Вулканология и сейсмология. 1995. № 4-5. С. 160-171.
18.Фирстов П.П. Реконструкция динамики катастрофическогоизвержения вулкана Шивелуч 11 ноября 1964 г. на основании данных о волновых возмущениях в атмосфере и вулканическом дрожании // Вулканология и сейсмология. 1996. № 4-5. С. 33-47.
19.Фирстов П.П., Филиппов Ю.А. Система хранения и обработки записей волновых возмущений в атмосфере от вулканических извержений // Вулканология и сейсмология. 1997. № 2. С. 36-49.
20.Фирстов П.П. Особенности спектрального состава аэродинамического шума пароводяных скважин Мутновского геотермального месторождения (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2005. № 4. C. 47-55.
21.Сторчеус А.В., Фирстов П.П., Озеров А.Ю. Возможный механизм генерации акустических и сейсмических волн при пульсирующем истечении газо-пепловой смеси на вулкане Карымский // Вулканология и сейсмология. 2006. № 5. C. 3-16.
22.Фирстов П.П., Тристанов А.Б., Махмудов Е.Р. Об организации наблюдений за волновыми возмущениями в атмосфере на полуострове Камчатка // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. Изд-во КГУ. 2008. №. Вып. . С. 164 - 173.
23.Фирстов П.П. Ударно-волновые и акустические эффекты при вулканических извержениях (обзор) // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. Изд-во КГУ. 2009. №.2. Вып.13 . С. 31-45
24.Firstov P.P., Filippov Yu. A. A System to Store the Wave Disturbances in the Atmosphere Caused by Volcanic Eruptions // ADBIS’96. Proceedings of the Third International Workshop on Advances in Databases and Information Systems/ Moscow. V.2. 1996. P. 66-67.
25.Ozerov A. Yu., Firstov P. P., Gavrilov V. A. Periodicities in the Dynamics of Eruptions of Klyuchevskoi Volcano, Kamchatka // Monograph Series. № 172. Volcanism and Subduction: The Kamchatka Region; Geophysical. 2007. P. 283-291.
Работы в сборниках:
1.Токарев П.И., Фирстов П.П. Извержение вулкана Карымского 1970-1973 гг. Геофизические исследования // Вулканизм островных дуг. М.: Наука. 1977. С. 65-76.
2.Фирстов П.П., Лемзиков В.К., Руленко О.П. Сейсмический режим вулкана Карымского (1970-1973 гг.) // Вулканизм и геодинамика. М.: Наука, 1977. С. 161-179.
3.Фирстов П.П., Адушкин В.В., Сторчеус А.В. Ударно-воздушные волны, сопровождавшие Большое трещинное Толбачинское извержение (сентябрь 1975г.) // Геологические и геофизические данные о Большом трещинном Толбачинском извержении 1975-1976 гг. М.: Наука, 1978. С. 182-188.
4.Пергаменг В.Х., Кокарев Н.А. , Гусев М.А., Скомиков И.Ф., Чобин Г.П. , Кирпичев М.С., Фир-стов П.П. Сейсмические и ударно-воздушно-волновое действие взрывов в замкнутых объемах с разгрузочным отверстием // Подземная разработка мощных рудных месторождений. Магнитогорск. 1993. С. 90-96.
5.Пергамент В.Х, Фирстов П.П., Красавин А.П. Масштабный фактор и критерии подобия давлений воздущных волн при контактных взрывах // Подземная разработка мощных рудных месторождений. Магнитогорск. 1997. 128-149.
6.Фирстов П.П. Исследования волновых возмущений в атмосфере от вулканических извержений на Камчатке // Современный вулканизм и связанные с ним процессы. Петропавловск-Камчатский. 2003. С. 75-77.
7.Фирстов П.П. Регистрация волновых возмущений на полуострове Камчатка // В сб. Материалы III международной конференции «Солнечно-земные связи и электромагнитные предвестники землетрясений. 2004. http://ikir.kscnet.ru/Russian/Science/2004/3-16.pdf
8.Фирстов П.П., Маневич А.Г., Озеров А.Ю. Волновые возмущения в атмосфере от эксплозий вулкана Карымского (1997-1999 г.г.) // Материалы ежегодной конференции посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2004. С. 26-32.
9.Фирстов П.П. Длинноволновые акустические возмущения – источник информации о сильных эксплозивных извержениях// Материалы ежегодной конференции посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2007. С. 26-32.
10.Фирстов П.П., Пономарев Е.А. Влияние магматической воды на ударно-волновые эффекты эксплозивных вулканических извержений // Материалы ежегодной конференции, посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2008. С. 282-291.
11.Фирстов П.П., Тристанов А.Б. Особенности процесса генерации волновых возмущений в атмосфере во время извержений пирокластических потоков и мощной эксплозивной деятельности андезитовых вулканов // Материалы ежегодной конференции, посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2010. С. 150-161.