Korzystając ze zdjęć zarejestrowanych przez satelity, naukowcy z Wydziału Fizyki i RAL Space Uniwersytetu Oksfordzkiego potwierdzili, że erupcja wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha’apai w styczniu 2022 r. wytworzyła najwyższy w historii pióropusz. Ta kolosalna erupcja jest również pierwszą bezpośrednio zaobserwowaną, która przebiła się do warstwy mezosfery atmosfery. Wyniki opublikowano dzisiaj w czasopiśmie Science.
15 stycznia 2022 r. gwałtownie wybuchł Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, podwodny wulkan na archipelagu Tongan na południowym Pacyfiku. Eksplozja była jedną z najpotężniejszych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, wysyłając fale uderzeniowe na cały świat i wywołując niszczycielskie tsunami, które pozostawiło tysiące bezdomnych. Ogromna kolumna popiołu i wody została wyrzucona do atmosfery – ale do tej pory naukowcom brakowało dokładnego sposobu na zmierzenie wysokości.
Zwykle wysokość chmury wulkanicznej można oszacować, mierząc temperaturę zarejestrowaną na górze przez satelity na podczerwień i porównując ją z referencyjnym pionowym profilem temperatury. Dzieje się tak, ponieważ w troposferze (pierwszej i najniższej warstwie atmosfery ziemskiej) temperatura spada wraz z wysokością. Ale jeśli erupcja jest tak duża, że chmura przenika do następnej warstwy atmosfery (stratosfery), metoda ta staje się niejednoznaczna, ponieważ temperatura zaczyna ponownie rosnąć wraz z wysokością (z powodu warstwy ozonowej pochłaniającej słoneczne promieniowanie ultrafioletowe).
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zastosowali nowatorską metodę opartą na zjawisku zwanym “efektem paralaksy”. Jest to widoczna różnica w pozycji obiektu oglądanego z wielu linii widzenia. Możesz to zobaczyć na własne oczy, zamykając prawe oko i wyciągając jedną rękę z kciukiem uniesionym do góry. Jeśli następnie zamienisz oczy tak, aby lewa strona była zamknięta, a prawa otwarta, kciuk będzie wydawał się lekko przesuwać w stosunku do tła. Mierząc tę pozorną zmianę pozycji i łącząc ją ze znaną odległością między oczami, możesz obliczyć odległość do kciuka.
Położenie wulkanu Tonga pokrywają trzy geostacjonarne satelity pogodowe, dzięki czemu naukowcy byli w stanie zastosować efekt paralaksy do uchwyconych przez nie zdjęć lotniczych. Co najważniejsze, podczas samej erupcji satelity rejestrowały obrazy co 10 minut, umożliwiając udokumentowanie szybkich zmian trajektorii pióropusza.
Wyniki pokazały, że pióropusz osiągnął wysokość 57 kilometrów w najwyższym stopniu. To znacznie więcej niż w przypadku poprzednich rekordzistów: erupcji góry Pinatubo na Filipinach w 1991 r. (40 km w najwyższym punkcie) i erupcji El Chichón w Meksyku w 1982 r. (31 km). To również sprawia, że pióropusz jest pierwszym obserwacyjnym dowodem na to, że erupcja wulkanu wstrzykuje materię przez stratosferę bezpośrednio do mezosfery, która zaczyna się około 50 km nad powierzchnią Ziemi.
Główny autor, dr Simon Proud (Uniwersytet Oksfordzki, RAL Space i Narodowe Centrum Obserwacji Ziemi), powiedział: „To niezwykły wynik, ponieważ nigdy wcześniej nie widzieliśmy tak wysokiej chmury. Co więcej, możliwość oszacowania wysokości w taki sposób, jak to zrobiliśmy (za pomocą metody paralaksy) jest możliwa tylko teraz, gdy mamy dobry zasięg satelitarny. Dziesięć lat temu nie byłoby to możliwe.
Naukowcy z Oksfordu zamierzają teraz zbudować zautomatyzowany system do obliczania wysokości piór wulkanicznych przy użyciu metody paralaksy. Współautor, dr Andrew Prata z Sub-department of Atmospheric, Oceanic & Planetary Physics dodał: „Chcielibyśmy również zastosować tę technikę do innych erupcji i opracować zestaw danych dotyczących wysokości pióropuszy, które mogą być wykorzystane przez wulkanologów i naukowców zajmujących się atmosferą do modelować dyspersję popiołu wulkanicznego w atmosferze. Dalsze pytania naukowe, które chcielibyśmy zrozumieć, to: Dlaczego pióropusz Tonga uniósł się tak wysoko? Jakie będą skutki klimatyczne tej erupcji? A z czego dokładnie składał się pióropusz?
Poza Uniwersytetem Oksfordzkim badaniami objęto również Laboratorium Rutherford Appleton i Narodowe Centrum Obserwacji Ziemi w Harwell oraz Uniwersytet Nauk Stosowanych w Monachium.
Wideo: https://youtu.be/pYf6QXn4I4g
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Oksfordzki. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.