การปะทุของทะเลสาบหรือที่รู้จักกันในชื่อพลิกคว่ำของทะเลสาบ เป็น ภัยธรรมชาติที่เกิดขึ้นได้ยากมากโดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2 ) ที่ละลายอยู่ในน้ำลึกของทะเลสาบจะปะทุขึ้นมาอย่างฉับพลัน ก่อตัวเป็นกลุ่มก๊าซที่สามารถทำให้สัตว์ป่าสัตว์เลี้ยงและมนุษย์ ขาดอากาศหายใจได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าแผ่นดินไหวการปะทุของภูเขาไฟและเหตุการณ์ระเบิดอื่นๆ สามารถเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการปะทุของทะเลสาบได้ เนื่องจากCO2 เพิ่มสูงขึ้นจะดันน้ำจากทะเลสาบขึ้น มาทะเลสาบที่เกิดกิจกรรมดังกล่าวเรียกว่าทะเลสาบที่มีกิจกรรมทางทะเลสาบหรือทะเลสาบระเบิดคุณลักษณะบางประการของทะเลสาบที่มีกิจกรรมทางทะเลสาบ ได้แก่:

• น้ำขาเข้าที่อิ่มตัวCO2
• พื้นทะเลสาบที่เย็นแสดงให้เห็นว่าไม่มีความร้อนจากภูเขาไฟโดยตรงสัมผัสกับน้ำในทะเลสาบ
• ชั้นความร้อนด้านบนและด้านล่างที่มีความอิ่มตัวCO₂ แตกต่างกัน
• อยู่ใกล้กับพื้นที่ที่มีกิจกรรมทางภูเขาไฟ

การตรวจสอบผู้เสียชีวิตในทะเลสาบโมโนนและทะเลสาบไนออสทำให้นักวิทยาศาสตร์จัดประเภทการปะทุของทะเลสาบเป็นเหตุการณ์อันตรายประเภทหนึ่งที่แตกต่างออกไป แม้ว่าจะสามารถเชื่อมโยงกับการปะทุของภูเขาไฟได้โดยอ้อมก็ตาม^{[ 1 ]}

ทะเลสาบโมโนน

ทะเลสาบไนออส

ตำแหน่งที่ตั้งของการระเบิดของภูเขาไฟใต้น้ำสองครั้งที่บันทึกไว้ในประวัติศาสตร์สมัยใหม่ ประเทศแคเมรูน

เนื่องจากสาเหตุพื้นฐาน (ก๊าซ CO2) ที่อยู่เบื้องหลังการปะทุของทะเลสาบนั้นมองไม่เห็นเป็นส่วนใหญ่เป็นการยากที่จะระบุขอบเขตและช่วงเวลาที่การปะทุเกิดขึ้นในอดีตนักประวัติศาสตร์ชาวโรมันพลูตาร์ครายงานว่าในปี 406 ก่อน คริสต์ศักราชทะเลสาบอัลบาโนได้เอ่อล้นท่วมเนินเขาโดยรอบ แม้ว่าจะไม่มีฝนตกหรือลำธารไหลลงสู่ทะเลสาบเพื่ออธิบายการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำก็ตาม^{[ 2 ]}น้ำท่วมที่เกิดขึ้นได้ทำลายทุ่งนาและไร่องุ่นก่อนที่จะไหลลงสู่ทะเลในที่สุด เหตุการณ์นี้เชื่อว่าเกิดจากก๊าซภูเขาไฟที่ติดอยู่ในตะกอนที่ก้นทะเลสาบและค่อยๆ สะสมจนกระทั่งปล่อยออกมาอย่างฉับพลัน ทำให้น้ำล้น^{[ 3 ]} 

ในประวัติศาสตร์ที่ผ่านมา ปรากฏการณ์นี้ได้รับการสังเกตสองครั้ง^{[ 4 ]}การปะทุของทะเลสาบครั้งแรกที่มีการบันทึกไว้เกิดขึ้นในแคเมรูนที่ทะเลสาบโมโนนในปี 1984 ทำให้ผู้คนที่อาศัยอยู่ใกล้เคียง 37 คนเสียชีวิตจากการขาดอากาศหายใจ^{[ 5 ]}การปะทุครั้งที่สองที่ร้ายแรงกว่าเกิดขึ้นที่ทะเลสาบไนออสที่อยู่ใกล้เคียงในปี 1986 ปล่อยก๊าซ CO2 ^มามากกว่า80 ล้านลูกบาศก์เมตรทำให้มีผู้เสียชีวิตประมาณ 1,700 คนและปศุสัตว์ 3,000 ตัวจากการขาดอากาศหายใจเช่นกัน^{[ 6 ]}

ทะเลสาบที่สามคือทะเลสาบกิวู ซึ่ง มีขนาดใหญ่กว่ามาก ตั้งอยู่บนพรมแดนระหว่างสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกและรวันดาและมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่เป็นจำนวนมากตะกอนที่เก็บจากทะเลสาบแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์หนึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตในทะเลสาบสูญพันธุ์ไปทุกๆ ประมาณ 1,000 ปี และทำให้พืชพรรณใกล้เคียงถูกพัดกลับลงไปในทะเลสาบ การระเบิดของทะเลสาบสามารถตรวจจับและวัดปริมาณได้ใน ระดับความเข้มข้น ของก๊าซโดยการเก็บตัวอย่างอากาศจากบริเวณที่ได้รับผลกระทบ^{[ 7 ]}

แหล่งฟอสซิลบ่อเมสเซล ในเมสเซลประเทศเยอรมนีแสดงหลักฐานของการระเบิดของภูเขาไฟใต้น้ำในช่วงต้นยุคอีโอซีนซากดึกดำบรรพ์ที่พบนั้นประกอบด้วยแมลงกบเต่าจระเข้นกตัวกินมดสัตว์ กินแมลง ลิงยุคแรกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโบราณ ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสมบูรณ์

เพื่อให้ทะเลสาบเกิดการปะทุของก๊าซในทะเลสาบ น้ำจะต้องเกือบอิ่มตัวด้วยก๊าซCO2 องค์ประกอบหลักในสองกรณีที่สังเกตได้ คือ ทะเลสาบ Nyos และทะเลสาบ Monoun ในกรณีของทะเลสาบ Kivu นักวิทยาศาสตร์ รวมถึงนักฟิสิกส์ทะเลสาบ Alfred Johny Wüest ยังกังวลเกี่ยวกับความเข้มข้นของด้วย [ ^{8 ] [ 9 ] CO2}อาจมีต้นกำเนิดมาจากก๊าซภูเขาไฟที่ปล่อยออกมาจากใต้ทะเลสาบ หรือจากการสลายตัวของสารอินทรีย์

ก่อนที่ทะเลสาบจะอิ่มตัว มันจะมีพฤติกรรมคล้ายกับเครื่องดื่มอัดลม ที่ยังไม่ได้เปิด คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( ) ละลายอยู่ในน้ำ ทั้งในทะเลสาบและเครื่องดื่มอัดลมCO2จะละลายได้ง่ายกว่ามากที่ความดัน สูงกว่า เนื่องจากกฎของเฮนรีเมื่อความดันลดลงCO2จะแยกตัวออกจากสารละลายในรูปของฟองก๊าซซึ่งลอยขึ้นสู่ผิวน้ำCO2 ยังละลายได้ง่ายกว่าในน้ำที่เย็นกว่า ดังนั้นทะเลสาบที่ลึกมากจึงสามารถละลาย CO2ได้ในปริมาณมากเนื่องจากความดันเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิ ลดลงตามความลึก การเพิ่มขึ้นเล็กน้อยของอุณหภูมิน้ำอาจนำไปสู่ การปล่อยCO2

เมื่อทะเลสาบอิ่มตัวแล้ว มันจะไม่เสถียรมาก แต่จำเป็นต้องมีตัวกระตุ้นเพื่อจุดชนวนให้เกิดการปะทุ^{[ 10 ]}ในกรณีของการปะทุของทะเลสาบ Nyos ในปี 1986 ดินถล่มเป็นตัวกระตุ้นที่สงสัย แต่การปะทุของภูเขาไฟแผ่นดินไหวหรือแม้แต่ พายุ ลมและฝนก็อาจเป็นตัวกระตุ้นได้ การปะทุของทะเลสาบอาจเกิดจากการอิ่มตัวของก๊าซอย่างค่อยเป็นค่อยไปที่ระดับความลึกเฉพาะ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาของก๊าซโดยธรรมชาติ^{[ 11 ]}ไม่ว่าสาเหตุจะเป็นอะไร ตัวกระตุ้นจะผลักดันน้ำที่อิ่มตัวด้วยก๊าซให้สูงขึ้นในทะเลสาบ ซึ่งความดันที่ลดลงไม่เพียงพอที่จะรักษาก๊าซให้อยู่ในสารละลาย แรงลอยตัวจากฟองอากาศที่เกิดขึ้นจะยกน้ำให้สูงขึ้นไปอีก ปล่อยฟองอากาศออกมาอีก กระบวนการนี้ก่อให้เกิดคอลัมน์ของก๊าซ ณ จุดนี้ น้ำที่ก้น ทะเลสาบจะถูกดูดขึ้น และสูญเสียCO2 ในกระบวนการที่ควบคุมไม่ได้ การปะทุนี้ปล่อยก๊าซขึ้นสู่อากาศและสามารถดันน้ำออกไปมากพอที่จะก่อให้เกิดสึนามิได้

หายากมากด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรกต้องมีแหล่งกำเนิดCO2 อยู่ โดยภูมิภาคที่มีกิจกรรมภูเขาไฟมีความเสี่ยงมากที่สุด ประการที่สอง ทะเลสาบส่วนใหญ่เป็น แบบโฮโลมิกติก (ชั้นน้ำผสมกันอย่างสม่ำเสมอ) ซึ่งป้องกันการสะสมของก๊าซที่ละลายอยู่ มีเพียงแบบเมโรมิกติก เท่านั้น ที่มีการแบ่งชั้นทำให้CO2ยังคงละลายอยู่ได้ มีการประมาณว่าจะมีทะเลสาบแบบเมโรมิกติกเพียงหนึ่งแห่งต่อทะเลสาบแบบโฮโลมิกติก 1,000 แห่ง^{[ 12 ]}สุดท้าย ทะเลสาบต้องมีความลึกมากเพื่อให้มีน้ำที่มีแรงดันเพียงพอที่จะละลายCO2ใน ปริมาณมาก

เมื่อเกิดการปะทุขึ้น เมฆก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ขนาดใหญ่ก่อขึ้นเหนือทะเลสาบและขยายตัวไปยังบริเวณโดยรอบ เนื่องจากCO2มีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ จึงมีแนวโน้มที่จะจมลงสู่พื้นดิน เบียดบังอากาศที่หายใจได้และทำให้เกิดภาวะขาด อากาศ หายใจCO2สามารถทำให้ของเหลวในร่างกายมนุษย์มีฤทธิ์เป็นกรดสูงและอาจทำให้เกิดพิษCO2ได้ เมื่อเหยื่อพยายามหายใจ พวกเขาจะยิ่งเร่งให้เกิดภาวะขาดอากาศหายใจโดยการสูดCO2

ที่ทะเลสาบ Nyos กลุ่มก๊าซได้ตกลงมาในหมู่บ้านใกล้เคียงและปกคลุมพื้นที่ ทำให้เกือบทุกคนเสียชีวิตมีรายงาน ผู้เสียชีวิตไกลถึง 25 กม. (16 ไมล์) ^{[ 13 ]}การเปลี่ยนแปลงสีผิวของศพบางศพทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่ากลุ่มก๊าซอาจมีกรดละลายอยู่ เช่นไฮโดรเจนคลอไรด์แม้ว่าสมมติฐานนี้จะเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ก็ตาม^{[ 14 ]}พบเหยื่อหลายรายมีตุ่มพองบนผิวหนัง ซึ่งคาดว่าเกิดจากแผลกดทับซึ่งน่าจะเกิดจากระดับออกซิเจนในเลือดต่ำในผู้ที่ขาดอากาศหายใจจากคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 15 ]}พืชพรรณในบริเวณใกล้เคียงส่วนใหญ่ไม่ได้รับผลกระทบ ยกเว้นพืชที่ขึ้นอยู่ติดกับทะเลสาบโดยตรง ที่นั่นพืชพรรณได้รับความเสียหายหรือถูกทำลายจาก คลื่นสึนามิ สูง 24 เมตร (79 ฟุต)ที่เกิดจากการระเบิดอย่างรุนแรง^{[ 16 ]}   

ความพยายามกำลังดำเนินอยู่เพื่อพัฒนาวิธีการกำจัดก๊าซออกจากทะเลสาบเหล่านี้และป้องกันการสะสมซึ่งอาจนำไปสู่ภัยพิบัติอีกครั้ง ทีมงานที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสMichel Halbwachsเริ่มทำการทดลองที่ทะเลสาบ Monounและทะเลสาบ Nyosในปี 1990 โดยใช้ไซฟอนเพื่อระบายก๊าซออกจากน้ำในทะเลสาบเหล่านี้อย่างเป็นระบบ^{[ 17 ]}ทีมงานวางท่อในแนวตั้งในทะเลสาบโดยให้ปลายด้านบนอยู่เหนือน้ำ น้ำที่อิ่มตัวด้วยจะเข้าสู่ด้านล่างของท่อและไหลขึ้นไปด้านบน ความดันที่ต่ำกว่าที่ผิวน้ำทำให้ก๊าซแยกตัวออกจากสารละลาย ในตอนแรกจะต้องสูบน้ำเพียงเล็กน้อยผ่านท่อเพื่อเริ่มการไหล เมื่อน้ำที่อิ่มตัวไหลขึ้น CO2 จะ แยกตัวออกจากสารละลายและก่อตัวเป็นฟอง แรงลอยตัวตาม ของฟองอากาศจะดึงน้ำขึ้นไปในท่อด้วยความเร็วสูง ส่งผลให้เกิดน้ำพุที่ผิวน้ำ น้ำที่ใช้ในการกำจัดก๊าซจะทำหน้าที่เหมือนปั๊ม ดูดน้ำเพิ่มเติมเข้าไปที่ก้นท่อ และสร้างกระแสน้ำที่ไหลเวียนได้เองอย่างต่อเนื่อง กระบวนการนี้เหมือนกับกระบวนการที่นำไปสู่การปะทุตามธรรมชาติ แต่ในกรณีนี้ถูกควบคุมโดยขนาดของท่อ

ท่อแต่ละท่อมีกำลังสูบน้ำจำกัด และจำเป็นต้องใช้หลายท่อสำหรับทั้งทะเลสาบโมโนนและทะเลสาบไนออส เพื่อระบายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากน้ำลึกในทะเลสาบเป็นจำนวนมาก และทำให้ทะเลสาบปลอดภัยน้ำลึกในทะเลสาบมีฤทธิ์เป็นกรดเล็กน้อยเนื่องจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ละลายอยู่ ซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนกับท่อและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จึงจำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ยังมีความกังวลว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ท่ออาจตกตะกอนบนผิวน้ำ ก่อตัวเป็นชั้นอากาศบางๆ ที่ไม่สามารถหายใจได้ และอาจก่อให้เกิดปัญหาต่อสัตว์ป่าได้

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2544 ทีมงานชาวฝรั่งเศส-แคเมรูนได้ติดตั้งท่อเดี่ยวที่ทะเลสาบ Nyos และติดตั้งท่อเพิ่มอีกสองท่อในปี พ.ศ. 2554 โดยได้รับการสนับสนุนด้านเงินทุนจากโครงการพัฒนาแห่งสหประชาชาติ^{[ 18 ] [ 19 ]} มีการติดตั้งท่อที่ทะเลสาบ Monoun ในปี พ.ศ. 2546 และเพิ่มอีกสองท่อในปี พ.ศ. 2549 ^{[ 18 ] [ 19 ]}เชื่อกันว่าท่อทั้งสามนี้เพียงพอที่จะป้องกันการเพิ่มขึ้นของ ระดับ CO2 โดยกำจัด ในปริมาณที่ใกล้เคียงกับปริมาณก๊าซที่เข้าสู่ก้นทะเลสาบตามธรรมชาติในเดือนมกราคม พ.ศ. 2546 โครงการระยะเวลา 18 เดือนได้รับการอนุมัติให้กำจัดก๊าซออกจากทะเลสาบ Monoun อย่างสมบูรณ์^{[ 20 ]}และตั้งแต่นั้นมาทะเลสาบก็ปลอดภัย^{[ 18 ]}

มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าทะเลสาบมิชิแกนในสหรัฐอเมริกาปล่อยก๊าซออกมาเองตามธรรมชาติในปริมาณที่น้อยกว่ามากในแต่ละฤดูใบไม้ร่วง^{[ 21 ]}

ทะเลสาบกิวูไม่เพียงแต่มีขนาดใหญ่กว่าทะเลสาบนโยส ถึงประมาณ 1,700 เท่าเท่านั้น แต่ยังตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นกว่ามาก โดยมีผู้คนกว่าสองล้านคนอาศัยอยู่ตามชายฝั่ง ส่วนที่อยู่ในเขตสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกเป็นพื้นที่ที่มีความขัดแย้งทางอาวุธอย่างรุนแรงและ รัฐบาล DRC มีศักยภาพในการดำเนินการ ต่ำ ซึ่งขัดขวางทั้งการศึกษาและการดำเนินการบรรเทาผลกระทบใดๆ ในภายหลัง ทะเลสาบกิวูยังไม่ถึงระดับความอิ่มตัว ของ CO2 สูง หากน้ำมีความอิ่มตัวสูงมาก การระเบิดของทะเลสาบจะก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างมากต่อชีวิตมนุษย์และสัตว์ ^ซึ่งอาจทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายล้านคน^[]

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญสองประการในสภาพทางกายภาพของทะเลสาบกิวูได้ดึงดูดความสนใจไปที่ความเป็นไปได้ของการปะทุของทะเลสาบ ได้แก่ อัตราการสลายตัวของมีเทน ที่สูง และอุณหภูมิพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น^{[ 23 ]}การวิจัยที่ตรวจสอบอุณหภูมิในอดีตและปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิพื้นผิวของทะเลสาบกิวูกำลังเพิ่มขึ้นประมาณ 0.12  °C ต่อทศวรรษ^{[ 23 ]}ทะเลสาบกิวูอยู่ใกล้กับตัวกระตุ้นที่เป็นไปได้ ได้แก่ภูเขานีรากองโก (ภูเขาไฟที่ยังคงปะทุอยู่ ซึ่งปะทุในเดือนมกราคม 2002 และพฤษภาคม 2021) เขตแผ่นดินไหวที่ยังคงปะทุอยู่ และภูเขาไฟที่ยังคงปะทุอยู่อื่นๆ^{[ 24 ]}

แม้ว่าทะเลสาบจะสามารถระบายก๊าซออกได้ในลักษณะเดียวกับทะเลสาบโมโนอูนและทะเลสาบไนออส แต่เนื่องจากขนาดของทะเลสาบกีวูและปริมาณก๊าซที่มีอยู่ การดำเนินการดังกล่าวจึงมีค่าใช้จ่ายสูง อาจสูงถึงหลายล้านดอลลาร์โครงการที่ริเริ่มในปี 2553 เพื่อใช้ก๊าซมีเทนที่ติดอยู่ในทะเลสาบเป็นแหล่งเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าในรวันดา ได้นำไปสู่ การระบายก๊าซในระดับหนึ่ง^{[ 25 ]}ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้าบนชายฝั่ง จะมีการกำจัด CO2 บางส่วน ออกไปในกระบวนการที่เรียกว่าการขัดด้วยตัวเร่งปฏิกิริยายังไม่ชัดเจนว่าจะกำจัดก๊าซออกไปได้มากพอที่จะขจัดอันตรายจากการระเบิดของทะเลสาบกีวูหรือไม่

• น้ำพุร้อนน้ำเย็น
• มาซูกุ
• สึนามิในทะเลสาบ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ ปะทุของทะเลสาบ

• หน้าเพจของทีมงานที่ทำการกำจัดก๊าซออกจากทะเลสาบไนออส
• นักฆ่าเงียบของเลคจะถูกปลดอาวุธ
• ทะเลสาบไนออส (1986) เก็บถาวรเมื่อ 2019-07-11 ที่Wayback Machine
• การระบายก๊าซออกจากทะเลสาบไนออส
• ไขปริศนาทะเลสาบมรณะแห่งแคเมรูน
• Schmid, Martin; Lorke, Andreas; Wüest, Alfred; Halbwachs, Michel; Tanyileke, Gregory (2003). "การพัฒนาและการวิเคราะห์ความไวของแบบจำลองสำหรับการประเมินการแบ่งชั้นและความปลอดภัยของทะเลสาบ Nyos ระหว่างการระบายก๊าซเทียม" (PDF) . Ocean Dynamics . 53 (3): 288. Bibcode : 2003OcDyn..53..288S . doi : 10.1007/s10236-003-0032-0 . S2CID 129370770 . 
• Lorke, Andreas; Tietze, Klaus; Halbwachs, Michel; Wüest, Alfred (2004). "การตอบสนองของการแบ่งชั้นของทะเลสาบ Kivu ต่อการไหลเข้าของลาวาและภาวะโลกร้อน" . Limnology and Oceanography . 49 (3): 778– 83. Bibcode : 2004LimOc..49..778L . CiteSeerX 10.1.1.487.7647 . doi : 10.4319/lo.2004.49.3.0778 . S2CID 140538251 .  
• ทะเลสาบโมโนนถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม 2012 ที่Wayback Machine
• ทะเลสาบมรณะของ BBC แคเมรูน ปล่อยก๊าซออกหมดแล้ว
• การนำวิทยาศาสตร์มาใช้แก้ปัญหา: ทะเลสาบมรณะแห่งแคเมรูน