Když krajinu spláchne povodeň: život ve stínu Katly

Dominantou jižního Islandu je bezesporu Katla, jedna z největších a nejaktivnějších sopek ostrova. V jejím stínu se nachází řada hojně navštěvovaných přírodních památek. Málokterý z turistů si však uvědomí, v jak nebezpečné části ostrova se ocitl. Vrcholek Katly se skrývá pod stovky metrů mocnou vrstvou ledu, která může začít vlivem sopečné činnosti rychle tát, a tím vyvolat ničivé záplavy. Navíc led způsobuje trhání magmatu na malé kousky v podobě sopečného prachu a popela schopného šířit se atmosférou daleko od sopky. Katla je proto hrozbou nejen pro jižní Island, ale i pro velkou část kontinentální Evropy.

Když se po okružní silnici 1 (tzv. Hringveguru) vydáte z Reykjavíku směrem na východ, po přibližně dvou hodinách cesty se dostanete k oblíbenému turistickému cíli, vodopádu Skógafoss. Ten se nachází na řece Skóga, podle které vede do horského sedla Fimmvörðuháls, ležícího mezi ledovci Eyjafjallajökull a Mýrdalsjökull, oblíbená turistická trasa. Ze sedla následně cesta klesá k údolí Þórsmörk, odkud pokračuje jako slavná trasa Laugavegur, po které se každoročně vydají tisíce turistů do geotermální oblasti Landmannalaugar.

Na cestě do sedla Fimmvörðuháls čeká na turisty kromě desítek různě vysokých vodopádů na řece Skóga i dvojice bíle se lesknoucích vrcholků hor. Ten vyšší je 1512 metrů vysoký a patří Katle. Skalnatý vrchol ale není možné spatřit přímo. Leží pod 200 až 700 metry silnou vrstvou ledu tvořící ledovec Mýrdalsjökull, který zabírá plochu 595 km² a na třech místech sestupuje v podobě ledovcového splazu dolů do údolí. Pod ledem je protažený kráter o velikosti 9 × 14 kilometrů, tzv. sopečná kaldera. Jeho přítomnost, samotný tvar hory i množství utuhnutých lávových proudů na svazích hory dávají jasně tušit, že Katla je obrovská sopka.

Konkrétně představuje štítovou sopku vzniklou postupným hromaděním snadno tekoucích lávových proudů. Sopky podobného typu se nacházejí například na Havajských ostrovech, kde pro místní zpravidla nepředstavují vážnější riziko. Pro štítové sopky je totiž charakteristické, že láva není na povrch vyvrhována během ničivých sopečných explozí schopných rozmetat kužel sopky na kusy, ale vytéká z prasklin do okolí podobně, jako když na povrch vyvěrá pramen vody. Obyvatelé mají proto většinou čas se před blížící lávou dostat do bezpečí. U Katly je tomu ale jinak.

Satelitní snímek pořízený americkou sondou EO-1 zachycuje ledovec Mýrdalsjökull, který leží na vrcholku Katly. Ledovec pod sebou ukrývá rozsáhlý sopečný kráter, který je častým svědkem sopečné činnosti.Snímek Robert Simmon/NASA, volné dílo

Katla se totiž oproti havajským sopkám nenachází v oblasti tropického ráje, ale v části světa, kde panují nízké teploty dovolující existenci pevninských ledovců. Jeden z nich, Mýrdalsjökull, se pak nachází přímo na vrcholku sopky. A právě silná vrstva ledu dělá z Katly extrémně nebezpečnou sopku.

Když se krajinou prožene jökulhlaup, aneb erupce v roce 1918

Před vybudováním islandského silničního okruhu se lidé obávali do okolí Katly cestovat. Rovinaté pláně v jejím okolí totiž postihovaly (a i nadále postihují) náhlé povodně způsobené únikem ledovcové vody. Pro tento druh záplav se vžilo označení jökulhlaup a představují jedno z největších nebezpečí spojených se sopečnou činností, se kterými se můžeme na Islandu setkat. Plnou sílu těchto povodní jsme měli možnost spatřit 12. října 1918, kdy došlo k poslední významné erupci této sopky.

Že 12. říjen nebude pro místní běžným dnem, začalo být zřejmé okolo 13. hodiny. Tehdy oblast jižního Islandu postihlo silné zemětřesení. Země se pak slaběji třásla nepřetržitě přibližně půl hodinu. To značilo, že se po prasklinách dere k povrchu magma. Na „povrch“ magma vystoupalo v oblasti sopečné kaldery, která ale byla zcela vyplněna ledem. Magma o teplotě okolo tisíce stupňů Celsia začalo tavit okolní led. Vzniklo obrovské množství vody, které si začalo hledat cestu ven ze sevření ledového krunýře.

Okolo 15. hodiny si obyvatelé blízké vesnice Vík všimli, že se nad vrcholkem Katly začíná vznášet sopečné mračno. Znamenalo to, že se láva dokázala protavit ledovcem. Krátce nato spatřili, jak se korytem řeky Múlakvísl valí směrem k moři obrovská povodňová vlna tvořená směsí ledovcové vody a úlomků sopečných hornin a ledových ker. Odhaduje se, že povodeň urazila cestu z kráteru k moři za přibližně 45 minut. Postupovala tedy rychlostí okolo 10 m/s.

Obyvatelé vesnice Vík měli štěstí. Povodeň se totiž valila korytem řeky směřující od jejich vesnice. O podobném štěstí ale nemohla mluvit skupina farmářů, kteří v oblasti Álftaver na jihovýchod od Katly chovali ovce. Ti totiž v osudný den uslyšeli bez zjevné příčiny velkou ránu. Znajíce divokou historii svého kraje, okamžitě naskočili na své koně a zamířili k nejvyššímu místu v okolí – lávovému poli Skálmabæjarhraun. Během cesty spatřili, jak se ze svahu Katly začíná valit obrovská povodňová vlna beroucí vše, co jí stálo v cestě. Farmáři se rozhodli opustit svůj cenný dobytek a hnát koně na hranici sil v urputném cvalu k lávovému poli. Toho se jim podařilo dosáhnout jen krátce před tím, než se kolem nich prohnala povodňová vlna unášející různě velké úlomky skal a ledových ker. Farmáři si na poslední chvíli zachránili životy, svá stáda však zachránit nemohli.

Když prvotní povodňová vlna opadla, přeživší zamířili k farmě Skálmabæjarhraun. Po příjezdu začali z farmy vynášet zásoby do stodoly stojící na starém lávovém poli na vyvýšeném místě.  Se svými rodinami pak ve stodole přečkali noc. Během večera na stodolu začal dopadat sopečný prach a úlomky strusky. Noční oblohu protínaly blesky vznikající třením sopečných částic o sebe a s tím spojeným vznikem statické elektřiny. Z dálky byly slyšet nekonečné ozvěny sopečných explozí i překotný hukot unikající ledovcové vody.

Ráno farmáři spatřili, že záplavová vlna dosáhla až k vyklizené farmě. Těsně v jejím sousedství se nacházela obrovská ledová kra. Po erupci byla farma opuštěna, podobně jako několik dalších farem v okolí. Povodeň si vyžádala život několika stovek ovcí, 37 koní, ale žádného člověka.

Cenné poznatky o průběhu povodně poskytli svědci pozorující její postup z vesnice Vík a kopce Hjörleifshöfði. Z jejich výpovědí jsme se dozvěděli, že se nejednalo o povodeň jednu, ale o sérii záplav o různé intenzitě. Svědci totiž spatřili, že po prvotní (přibližně dvě hodiny trvající) povodni se okolo 17. hodiny najednou množství vody proudící do moře razantně zvýšilo. A to tak moc, že voda byla schopná unášet obrovské ledové kry. Zdálo se, že se krajinou pohybují celé sněhem pokryté kopce. Dobové fotografie těchto ker dokládají, že byly mezi 40 až 60 metry vysoké.

Okolo 19. hodiny se začalo nad ostrovem stmívat, takže přestalo být možné průběh záplav sledovat. Když se druhý den okolo sedmé rozednělo, povodeň již korytem neprotékala, takže nebylo možné určit čas jejího konce. Odhaduje se, že hlavní část povodně trvala okolo 5 až 6 hodin, během kterých se korytem prohnalo okolo 8 km³ směsi vody a úlomků sopečných hornin. Kulminační průtok byl nejspíše okolo 150 000 m³/s; pro srovnání, řeka Amazonka má průměrný průtok okolo 209 000 m³/s.

Dobová fotografie zachycuje explozi Katly s doprovodným mračnem sopečného prachu a popela, které vzniklo během erupce v roce 1918. Snímek byl dodatečně barevně upraven.Snímek Icelandic Glacial Landscapes, volné dílo

Tím to ale neskončilo. V průběhu 13. října se povodně do rovinatých plání ležících jihovýchodně od Katly vrátily. Uvnitř ledovce totiž někdy v průběhu záplav vznikla zřícením stropu ledového tunelu, kterým voda proudila, hráz. Ta bránila vodě v úniku do doby, než tlak vody způsobil její protržení. Voda následně v různé intenzitě vytékala zpod ledovce po dobu dvou týdnů, v dalších čtyřech týdnech se pak povodně v mnohem slabší síle ještě příležitostně vracely.

Série povodní významně proměnila krajinu rovinatých plání na jihovýchod od Katly. Proudící voda totiž dokázala významně přetvořit koryta, kterými proudila, a přenést velké množství hornin a ledu. A to tak velké, že část jižního pobřeží Islandu se prodloužila o pět kilometrů (!) a je pravděpodobné, že významnou proměnou prošlo i přiléhající dno oceánu, což se v té době nedalo detailněji prozkoumat. Po krajině byly rozházeny obrovské balvany a desítky metrů velké ledové kry. Ty byly vodou urvány z čela ledovcových splazů, čímž došlo k jejich významnému přetvoření.

Sopečné mračno

Záplavy způsobené ledovcovou vodou byly přitom jen jedna část zkázy. Přítomnost vodního ledu v místě výstupu magmatu totiž způsobila exploze trhající magma na malé částečky. A to kvůli tomu, že se vlivem tepla led přeměňoval nejprve na vodu a následně na páru. Pára zabírá přibližně tisíc šestsetkrát větší objem než voda (přesná hodnota závisí na teplotě), takže po svém vzniku začne expandovat a během expanze trhá okolní materiál. Když se pak ledovec nad kráterem roztavil, začalo nad ním vyrůstat sopečné mračno tvořené sopečným prachem a popelem.

Dobová svědectví dokládají, že sopečné mračno bylo vidět ze vzdálenosti 200 až 300 kilometrů, tedy z většiny území Islandu. Odhaduje se proto, že vystoupalo do výšky 14 kilometrů, načež začalo být unášeno větry směrem na západ. Obloha nad Reykjavíkem záhy potemněla. Geologické nálezy dokládají, že přibližně polovina ostrova byla zasypána popelem. V bezprostřední blízkosti sopky spadlo z oblohy tolik materiálu, že vznikla půl metru silná vrstva… Na povrch Islandu se dostalo přibližně 1 km³ nového sopečného materiálu, nicméně to nemusí být konečné množství, které exploze vyvrhla. Těžko se totiž určuje množství materiálu, který byl uložen pod mořskou hladinu. Sopečná erupce, která trvala 24 dní, proto mohla být ještě objemnější, než se nyní jeví.

Pestrá minulost Katly

Sopečná erupce z roku 1918 byla přitom jen jednou z mnoha probuzení této islandské sopky. Historické záznamy dokládají, že od doby, co je Island osídlen, explodovala Katla přibližně dvacetkrát. Statisticky proto vychází, že se Katla probudí k životu zpravidla po 40 až 80 letech, respektive přibližně dvakrát za století. Jak ale dokládají vrtná jádra z grónského ledovce či sedimenty ze dna Atlantského oceánu, Katla je činná dlouhodobě. Záznamy totiž dokládají, že k explozi došlo například i 12 tisíc let před naším letopočtem. K sopečné činnosti dochází zpravidla uvnitř sopečné kaldery, ale část erupcí se odehraje také v rámci série trhlin Eldgjá táhnoucích se přibližně 60 km severovýchodním směrem k sopce a ledovci Grímsvötn.

Fotografie zachycuje část trhlinového systému Eldgjá, ve kterém se historicky odehrála část sopečné činnosti spojené s Katlou.Snímek Borvan53, licence CC BY-SA 3.0

K největší známé pozorované erupci Katly došlo v roce 1755, kdy sopka chrlila sopečný materiál do svého okolí po dobu 120 dní. Tehdy v důsledku úniku vody z tajícího ledovce vznikla povodeň s odhadovaným průtokem 200 000 až 400 000 m³/s. Oblast jižního Islandu tehdy zalila povodeň nepředstavitelných rozměrů.

Neklidná Katla

K poslední velké erupci Katly došlo v roce 1918, ale od té doby se Katla pravděpodobně probudila již třikrát. Vždy ale jen slabě. Stalo se tak v roce 1955, 1999 a 2011, kdy se znenadání rozvodnily řeky v jejím okolí. To naznačovalo, že pod ledovým příkrovem došlo k sopečné činnosti a s tím spojeným táním ledu. V roce 2011 byla povodeň na řece Múlakvísl natolik silná, že strhla silniční most umístěný na hlavní okružní silnici, a to uprostřed právě probíhající turistické sezóny. Nicméně je zřejmé, že na další silnou erupci Katly od roku 1918 stále čekáme.

Vyjma náhlé povodně nás o sopečné erupci Katly v roce 2011 zpravilo také propadání části ledovce Mýrdalsjökull, které je viditelné na letecké fotografii v podobě zvláštních soustředných prasklin. Jejich vznik napověděl, že se uvnitř ledovce tvoří prostora, do které se mohl ledovec následně propadat. Prostora vznikla táním ledu a následným odtečením vody z místa vzniku.Snímek Boaworm, licence CC BY-SA 3.0

V roce 1918 přitom zasáhly povodně rovinaté pláně na východ od Katly s minimálním osídlením. Škody byly proto velice malé. S ohledem na obrovské riziko je tato oblast neosídlena, takže ani dnes nehrozí, že by povodně způsobily rozsáhlou zkázu. Přesto mají Islanďané z Katly obavy. Historické doklady totiž ukazují, že ne všechny povodně musí ze sopečné kaldery zamířit východním směrem. Příležitostně opustí ledovec i na jeho západním okraji v oblasti Entujökull. Odtud by valící se voda zamířila do turisty oblíbeného údolí Þórsmörk.

Voda, která se do tohoto údolí dostane, je následně odváděna na západ a později na jih podél masivu sopky Eyjafjallajökull. Do míst, kde se na rovinatých pláních oblasti Mýrdalsjökull nachází řada farem s doprovodnou infrastrukturou. Pokud by tedy došlo k výlevu vody na severozápadním úbočí Katly, budou ohroženy lidské životy a vzniknou značné ekonomické škody.

Probouzející se obr?

Je to právě sopka Eyjafjallajökull ležící přibližně 25 kilometrů západně od Katly, která nám dala v dubnu 2010 varování, co můžeme u příští erupce Katly čekat. Její erupce vytvořila relativně malý jökulhlaup, který se prohnal částí údolí Þórsmörk, ale i sopečné mračno šířící se nad Evropu. Následné zastavení letecké dopravy nad velkou částí Evropy kvůli přítomnosti sopečného prachu v atmosféře způsobilo ekonomické škody za několika miliard eur.

Pohled z východního úbočí Katly na jedno z říčních koryt ústících do rozsáhlých rovinatých plání, které jsou svědky častých záplav způsobených náhlými ledovcovými povodněmi. Povšimněte si absence vegetace na pláních svědčící o neustálém přetváření povrchu.Snímmek Helgi Thorsteinsson/norden.org, licence CC-BY 2.5 DK

Erupce Eyjafjallajökull mnohé vyděsila. Historická pozorování totiž naznačovala, že existuje souvislost mezi explozí Eyjafjallajökull a Katly. Větší sestra explodovala zpravidla vždy krátce po explozi Eyjafjallajökull. Existují proto úvahy, že tyto sopky jsou napájeny ze stejného magmatického zdroje či že sdílejí část přívodních drah. O devět let později víme, že protentokrát historické předpoklady selhaly. Katla prozatím neexplodovala.

Neměli bychom to ale brát jako doklad toho, že se Katla uklidnila. Sice je v současnosti nemožné přesně předpovídat, kdy sopka exploduje, nicméně v případě Katly je jen otázkou času, kdy znovu udeří. Seismické snímkování jejího okolí totiž ukazuje, že se magmatický krb, tedy místo, kde se magma hromadí před výstupem na povrch, nachází relativně mělko – pouze 3 km pod povrchem. Na základě velikosti seismické anomálie vědci odhadují, že magmatický krb je okolo jednoho kilometru mocný a že se v něm nachází minimálně 10 až 12 km³ roztavených hornin. Není tak pochyb, že sopka je i nadále zásobena roztavenými horninami vystupujícími z hlubších partií Země. V okolí Katly se navíc často chvěje země. To může naznačovat, že je magma v podzemí stále v pohybu.

V roce 2018 navíc vyšla studie islandských a britských vědců, kterým se podařilo jako prvním změřit množství sopečných plynů unikající z Katly. Zjistili tak, že ze sopky vychází obrovské množství oxidu uhličitého (CO₂), přibližně dvacet tisíc tun denně. Katla se tak řadí mezi sopky, které tohoto plynu produkují na světě nejvíce. Zůstává prozatím otevřenou otázkou, jestli vysoká emise oxidu uhličitého značí nadcházející sopečnou erupci (existují totiž příklady sopek, u kterých v řádů týdnů až let předcházel erupci nárůst úniku sopečných plynů), nebo jestli je pro Katlu takto vysoká emise přirozená. 

S explozí Katly bychom ale měli v každém případě počítat. Máme se jí bát?

Na to je na základě historických dokladů těžké odpovědět. Katla se totiž umí projevovat různě. Kdyby k výstupu lávy došlo mimo zaledněný vrchol, jak se již v minulosti stalo, byli bychom pravděpodobně svědky vzniku lávových proudů „neškodně“ se šířících do okolí. Jestli ale dojde k výlevu magmatu pod ledovcem, dopady mohou být značné. Vyjma katastrofální povodně s potenciálem poničit část jižního Islandu totiž hrozí, že vznikne obrovské sopečné mračno šířící se tisíce kilometrů mimo Island. Mračno přitom může nejenom uzemnit veškerý letecký provoz v zasažené oblasti, ale také na několik let pozměnit klima severní polokoule.

Můžeme proto jen doufat, že s příští silnou erupcí k nám bude Katla milosrdná.

Proč k erupci došlo?

Sopečná činnost na Islandu je spojena s procesem deskové tektoniky. Ostrov totiž leží na rozbíhavém rozhraní středoatlantského hřbetu, na němž k povrchu vystupuje velké množství magmatu. Vznik magmatu pod Islandem je dále umocněn tavením svrchního pláště v místě horké plášťové skvrny, v níž je přenos tepla a tavení významnější než v jiných částech povrchu Země. Postupné vyvěrání a tuhnutí lávy tak dokázalo vytvořit přes 100 tisíc km² velký ostrov uprostřed bouřlivého Atlantického oceánu (pro srovnání, Česká republika zaujímá plochu přibližně 79 tisíc km²).

Schématická mapa zobrazuje ostrov Island a tlustou červenou čárou pozici, kudy přes ostrov prochází rozhraní litosférických desek (Severoamerické a Euroasijské desky). Západní a východní část Islandu jsou od sebe odtlačovány rychlostí desítek milimetrů za rok. Současně zde dochází k významné sopečné činnosti (vyznačeno odstíny hnědé).Ilustrace Psiĥedelisto a Chris.urs-o, upravil Chmee2, licence CC BY-SA 3.0

Na jižním okraji Islandu se nachází sopka Katla, která vznikla na sérii prasklin procházejících v severojižním směru skrze celý Island. Tato série prasklin se označuje jako Východní sopečná (či riftová) zóna. Jedná se o oblast, kde je Island trhán vedví, a to rychlostí necelých 2 cm/rok. Kůra je tak v této oblasti rozrušena a obsahuje řadu trhlin, kterými může magma snadno vystupovat z hlubších partií Země k povrchu. V této zóně se nachází řada aktivních sopek, například Hekla, Laki, nebo třeba i Eyjafjallajökull či Bárðarbunga, dvojice sopek, které byly aktivní v minulých letech (2010, respektive 2014-2015).

Sopka se tak nachází v místě, kde sopečné erupce nejsou nic neobvyklého. Velké množství tepla pod povrchem totiž umožňuje vznik magmatu a série prasklin dovoluje jeho relativně snadný výstup k povrchu. Katla tak zcela jistě ještě neřekla své poslední slovo. Těžko odhadovat, kdy nastane další sopečná erupce (v současnosti neexistuje metoda, jak erupce přesně předpovídat), ale můžeme si být docela jisti, že k sopečné činnosti v této části světa opětovně v budoucnu dojde.

Licence

Text je uvolněn pod svobodnou licencí. Při převzetí textu prosím uveďte: „Autor textu Petr Brož (Geofyzikální ústav AV ČR), psáno pro časopis Vesmír, licence Creative Commons BY-SA 3.0.”