Masywny pióropusz wulkanu Tonga dotarł do przeciętnego oceanu – 38 mil w głąb atmosfery

Pióropusz pochodzący z Hunga Tonga-Hunga Ha’apai zachowywał się jak potężna burza, która wzniosła się na 58 kilometrów (38 mil) w atmosferę.

Kiedy podwodny wulkan wybucha w pobliżu małej, niezamieszkanej wyspy Honga Tonga – Hong Happi W styczniu 2022 r. dwa satelity pogodowe zostały umieszczone w wyjątkowym miejscu, aby monitorować wysokość i szerokość szybu. Razem przechwycili prawdopodobnie najwyższą kolumnę w zapisie satelitarnym.

Naukowcy w[{” attribute=””>NASA’s Langley Research Center analyzed data from NOAA’s Geostationary Operational Environmental Satellite 17 (GOES-17) and the Japanese Aerospace Exploration Agency’s (JAXA) Himawari-8, which both operate in geostationary orbit and carry very similar imaging instruments. The team calculated that the plume from the January 15 volcanic eruption rose to 58 kilometers (36 miles) at its highest point. Gas, steam, and ash from the volcano reached the mesosphere, the third layer of the atmosphere.

Prior to the Tonga eruption, the largest known volcanic plume in the satellite era came from Mount Pinatubo, which spewed ash and aerosols up to 35 kilometers (22 miles) into the air above the Philippines in 1991. The Tonga plume was 1.5 times the height of the Pinatubo plume.

“The intensity of this event far exceeds that of any storm cloud I have ever studied,” said Kristopher Bedka, an atmospheric scientist at NASA Langley who specializes in studying extreme storms. “We are fortunate that it was viewed so well by our latest generation of geostationary satellites and we can use this data in innovative ways to document its evolution.”

Powyższa animacja pokazuje stereoskopowy widok pióropusza erupcji Tonga, która wznosiła się, ewoluowała i rozpraszała w ciągu 13 godzin 15 stycznia 2022 r. Animacja została wygenerowana z obserwacji w podczerwieni uzyskanych co 10 minut przez GOES-17 i Himawari 8. Zgodnie z tymi obserwacjami, początkowa eksplozja szybko wzrosła z powierzchni oceanu do 58 kilometrów w około 30 minut. Wkrótce potem impuls wtórny wzrósł powyżej 50 kilometrów (31 mil), a następnie rozdzielił się na trzy części.

Naukowcy zajmujący się atmosferą zazwyczaj obliczają wysokość chmur za pomocą instrumentów na podczerwień do pomiaru temperatury chmur, a następnie porównują ją z modelową symulacją temperatury i wysokości. Metoda ta opiera się jednak na założeniu, że na wyższych wysokościach temperatury spadają – dotyczy to troposfer, ale niekoniecznie środkowa i górna warstwa atmosfery. Naukowcy potrzebowali innego sposobu obliczania wysokości: geometrii.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai znajduje się na Oceanie Spokojnym, mniej więcej w połowie drogi między Himawari-8, która znajduje się na orbicie geostacjonarnej na 140,7° E, a GOES-17, na orbicie geostacjonarnej na 137,2°W. „Z dwóch kątów satelitarnych byliśmy w stanie odtworzyć trójwymiarowy obraz chmur” – wyjaśnił Konstantin Khlobinkov, naukowiec z zespołu NASA Langley.

15 stycznia 2022

Ta sekwencja nieruchomych obrazów z GOES-17 pokazuje kolumnę w różnych etapach 15 stycznia. Zwróć uwagę, jak dłuższe części pióropusza w stratosferze i mezosferze rzucają cień na dolne części.

Chlopenkow i Bedka zastosowali technikę pierwotnie zaprojektowaną do badania intensywnych burz, które penetrują stratosferę. Ich algorytm dopasowuje jednoczesne obserwacje tego samego krajobrazu chmur z dwóch satelitów, a następnie wykorzystuje stereoskopię do stworzenia profilu 3D wznoszących się chmur. (Jest to podobne do sposobu, w jaki ludzki mózg postrzega rzeczy w trzech wymiarach, używając obrazów z dwojga naszych oczu.) Następnie Chłobenkow zweryfikował pomiary stereoskopowe za pomocą długich cieni rzucanych przez wysokie pióropusze na szerokich chmurach popiołu poniżej. Porównali również swoje pomiary z analizą modelu GEOS-5 NASA, aby określić lokalną wysokość stratosfery i troposfery w tym dniu.

góra kolumny winda Niemal natychmiast ze względu na ekstremalnie suche warunki panujące w atmosferze. Jednak baldachim popiołu i gazu rozproszony w stratosfera Na wysokości około 30 kilometrów (20 mil) ostatecznie zajmuje obszar 157 000 kilometrów kwadratowych (60 000 mil kwadratowych), większy niż stan Georgia.

„Kiedy materiał wulkaniczny wznosi się na tę wysokość w stratosferze, gdzie wiatry nie są silne, popiół wulkaniczny, dwutlenek siarki, dwutlenek węgla i para wodna mogą być transportowane po całej Ziemi” – powiedział Chlobinkov. W ciągu dwóch tygodni główny pióropusz materii wulkanicznej unosił się nad kulą ziemską, jak zaobserwowała obserwacja satelitów Cloud-Aerosol Lidar i Infrared Pathfinder (CALIPSO), a także układ mapowania ozonu i profilu na satelicie Suomi-NPP.

Naukowiec atmosferyczny Ghassan Taha z NASA Goddard Space Flight Center powiedział, że aerozole z pióropusza utrzymywały się w stratosferze przez około miesiąc po erupcji i mogą utrzymywać się przez rok lub dłużej. Emisje wulkaniczne mogą mieć wpływ Lokalna pogoda i globalny klimat. Jednak Taha zauważył, że obecnie jest mało prawdopodobne, aby pióropusz Tonga miał znaczący wpływ na klimat, ponieważ miał niską zawartość dwutlenku siarki – emisji wulkanicznej, która powoduje ochłodzenie – ale dużo pary wodnej, co jest imponującym wzrostem.

„Połączenie wulkanicznego ciepła i dużej ilości wilgoci z oceanu sprawiło, że ta erupcja była bezprecedensowa. To było jak nadmierne paliwo dla potężnej burzy” – powiedział Bidka. „Pióropusz wulkanu wzniósł się 2,5 razy wyżej niż jakakolwiek burza, jaką kiedykolwiek widzieliśmy, a erupcja spowodowała Niesamowita ilość błyskawic. To właśnie sprawia, że ​​jest to ważne z punktu widzenia meteorologicznego”.

Zdjęcia i wideo z NASA Earth Observatory wykonane przez Joshuę Stevensa, wykorzystujące dane dostarczone przez Christophera Bedkę i Konstantina Khlobinkova/NASA Langley Research Center oraz obrazy GOES-17 dostarczone przez NOAA i National Environmental Satellite and Data and Information Service (NESDIS). Opowieść Sophie Bates, zespołu NASA Earth Science News, z Mikem Carlwichem.