Вулканът Хунга изригна 2022 г. с гръм и трясък, опустошавайки островната държава Тонга.
Атмосферните вълни на изригването, най-силните, регистрирани от вулкан след изригването на Кракатау през 1883 г.
Екип, съставен от 76 учени от 17 нации, подробно описва размера на вълните, произхождащи от изригването, за които авторите установяват, че са съпоставими с тези от Кракатау.
Данните също така осигуряват изключително подробна картина на развитието на вълновото поле в сравнение с това, което е налично от изригването на Кракатау.
Документът, публикуван в списание Science, е първият изчерпателен отчет за атмосферните вълни на изригването.
Ранните доказателства сочат, че изригване на 14 януари е потопило главния отвор на вулкана под морското равнище, което е предизвикало масивната експлозия на следващия ден. Изригването на 15 януари генерира разнообразие от различни атмосферни вълни, включително тътени, чути на 10 хиляди километра в Аляска. Изригването също така създава импулс, който предизвика необичайната поява на смущение, подобно на цунами, час преди да започне същинското сеизмично предизвикано цунами.
„Това събитие с атмосферни вълни бе безпрецедентно в съвременните геофизични записи“, коментира водещият автор Робин Матоза (Robin Matoza), доцент в катедрата за науки за Земята на Калифорнийския университет в Санта Барбара.
Вулканичното изригване на Хунга предостави безпрецедентна представа за поведението на различни видове атмосферни вълни.
„Атмосферните вълни бяха записани в световен мащаб в широк честотен диапазон“, разказва съавторът Дейвид Фий (David Fee) от Геофизичния институт на Аляска Феърбанкс. „И като изучаваме този забележителен набор от данни, ще разберем по-добре генерирането, разпространението и записването на акустични и атмосферни вълни."
„Това има последици за наблюдението на ядрени експлозии, вулкани, земетресения и редица други явления“, продължава Фий. "Надеждата ни е, че ще можем по-добре да наблюдаваме вулканичните изригвания и цунамита, изследвайки атмосферните вълни от това изригване."
Изследователите се интересуват най-много от поведението на тип атмосферна вълна, известна като вълна на Ламб, която е доминиращата вълна на налягане, произведена от изригването. Това са надлъжни вълни на налягане, подобно на звуковите вълни, но с особено ниска честота. Толкова ниска честота всъщност, че ефектите на гравитацията трябва да се вземат предвид. Вълните на Ламб са свързани с най-големите атмосферни експлозии, като големи изригвания и ядрени експлозии, въпреки че характеристиките на вълните се различават между тези два източника. Те могат да продължат от минути до няколко часа.
След изригването вълните пътуват по земната повърхност и обикалят планетата четири пъти в една посока и три пъти в обратна посока, отбелязват авторите. Това е подобно на наблюдаваното при изригването на Кракатау през 1883 г. Вълната на Ламб също така достига до йоносферата на Земята, издигайки се със скорост 1100 км/ч. до височина от около 450 км.
"Вълните на Ламб са рядкост. За тях разполагаме с много малко висококачествени наблюдения", обяснява Фий. "Изучавайки вълната на Ламб, можем по-добре да разберем източника и изригването. То е свързано с генерирането на цунами и вулканични струи и също така вероятно е свързано с високочестотните инфразвукови и акустични вълни от изригването."
Вълната на Ламб е имала поне два импулса близо до вулкана. Първият е със 7 до 10-минутно повишаване на налягането, последвано от втори и по-голяма компресия и последващо продължително намаляване на налягането.
Основна разлика между отчетите за вълните на Ламб на Хунга спрямо тези на Кракатау е количеството и качеството на данните, които учените успяват да съберат.
„Имаме повече от век напредък в инструменталната технология и глобалната плътност на сензорите“, отбелязва Матоза. „Така че събитието Хунга през 2022 г. предостави несравним глобален набор от данни за експлозия с такъв размер.“
Учените отбелязват и други открития за атмосферните вълни, свързани с изригването, включително забележителен инфразвук на далечни разстояния - звуци с твърде ниска честота, за да бъде чут от хората. Инфразвукът пристига след вълната на Ламб и е последван от чуваеми звуци в някои региони.
Звуците достигат до Аляска, на около 10 хиляди километра от вулкана, където се чуват като повтарящи се тътени.
„Чух звуците“, спомня си Фий, „но по това време определено не мислех, че е от вулканично изригване в южната част на Тихия океан“.
Учените смятат, че звуците, чути в Аляска, не биха могли да произхождат от Хунга. Въпреки че има още много за проучване, ясно е, че стандартните звукови модели не могат да обяснят как звуци от слуховия диапазон се разпространяват на такива екстремни разстояния. Изследователите предполагат, че са "генерирани някъде по пътя от нелинейни ефекти“.
"Има дълъг списък от възможни последващи проучвания, които разглеждат многото различни аспекти на тези сигнали по-подробно", коментира Фий. "Като общност ще работим по-нататък върху това събитие години наред."
Robin S. Matoza, Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abo7063. www.science.org/doi/10.1126/science.abo7063
Massive eruption of Tongan volcano provides an explosion of data on atmospheric waves - Harrison Tasoff and Rod Boyce, University of California - Santa Barbara
