回顾震撼世界的2022年太平洋岛国汤加Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山爆发

回顾震撼世界的2022年太平洋岛国汤加火山爆发

一年前,Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山爆发,对太平洋岛国汤加造成广泛破坏,火山物质喷入大气层达58公里。它带来了近15米的海啸,冲上岸,摧毁了村庄,并产生了两次波及全球的音爆。绕地球运行的卫星争先恐后地捕捉灾难后果的图像和数据。(杰米·佩雷拉/中途)

回顾震撼世界的2022年太平洋岛国汤加火山爆发

尽管在轨道上超过了设计寿命,但欧空局的风神任务继续提供出色的数据。风神风数据的用途很多,从预测天气和改进气候模型,到近乎实时地跟踪事件,例如最近的洪加汤加火山喷发。该图像显示了火山喷发产生的灰烬如何在2022年1月15日的风神测量中留下印记。在汤加地区上空的风神信号中可以看到一个巨大的昙花一现或下降,这表明火山灰羽流一定达到了高于风神可以探测到的范围的高度。(欧空局)

(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(作者:欧洲航天局 ):一年前,Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山爆发,对太平洋岛国汤加造成广泛破坏,火山物质喷入大气层达58公里。它带来了近15米的海啸,坠上岸,摧毁了村庄,并产生了两次波及全球的音爆。

绕地球运行的卫星争先恐后地捕捉灾难后果的图像和数据。将近一年后,您现在可以听到21世纪最大喷发的声波,这是使用ESA风神任务的风力数据创建的。

自 2009 年以来,该火山一直零星喷发,但随着一系列喷发导致火山气体从喷口喷出,活动在 2021 年 12 月下旬有所增加。一系列强烈的爆炸始于2022年1月15日,产生了大气冲击波、音爆和海啸波,遍及世界各地。它还产生了大量的水蒸气羽流,射入地球的平流层 - 足以填满超过58,000个奥运会规模的游泳池。

几颗地球观测卫星在火山爆发之前、期间和之后收集了数据。在Aeolus数据科学创新集群工作的科学家使用ESA的Aeolus任务的数据来跟踪火山爆发,这要归功于Aeolus虚拟研究环境的近实时数据。

在接受Wild Alchemy采访时,ESA的Tommaso Parrinello评论说:“Aeolus任务最令人印象深刻的方面之一是科学家的数据速度 - 几乎在不到三个小时的时间内完成所有数据。数据显示在一个美观且用户友好的界面虚拟研究环境中,称为ViRES,从中我们可以轻松检测趋势。

“随着Hunga Tonga喷发,羽流基本上阻挡了喷发区域的卫星信号,因为它们被注入了原本'干净'的对流层上和平流层下部。

喷发区域上空风神信号的巨大光点或下降表明火山灰羽流一定达到了风神范围以上的高度。2022年1月晚些时候,风神测量的范围从21公里提高到30公里,之后卫星的云观测清楚地反映了灰柱在平流层中的位置。

Tommaso解释说:“稍微调整卫星的范围,增加其全球覆盖范围,意味着我们在欧洲中期天气预报中心的同事能够几乎实时地跟踪这种羽流向西移动时的运输。由于风神对火山粒子的敏感性,即使在几个月后也有可能看到效果。

在最近发表在《通信地球与环境》上的一篇论文中,一组科学家显示,全球平流层水质量空前增加了13%(相对于气候水平),平流层气溶胶负荷增加了五倍 - 这是过去三十年来的最高水平。

利用卫星数据(包括来自欧空局Aeolus卫星的数据)和地面观测的组合,研究小组发现,由于极端高度,火山柱在短短一周内环绕地球,并在三个月内几乎分散到极点。

洪加火山喷发引起的全球平流层扰动的独特性质和规模使其成为现代观测时代最引人注目的自然事件之一。

即使一年过去了,人们对这次非同寻常的爆炸性喷发的兴趣仍然存在。一位声音艺术家最近使用ViRES平台提供的瑞利风强度信号重现了水下火山喷发的声波。

利用在洪加汤加爆炸灰云上的一座立交桥上获得的风力数据,杰米·佩雷拉(Jamie Perera)使用了其中一个冲击波的音频样本,将其时间拉伸成幽灵般的音调,并将其分配给从大约15分钟的90个风神读数转录的谐波值。

听众每两秒听到一个读数,谐波范围跨越六个钢琴八度,其中最高的可以在01:18分钟左右听到,当读数显示喷发的尘埃羽流达到最高峰(超过20.5公里)时。声音化背后的艺术意图是唤起洪加汤加和其他火山的超凡脱俗景观。

Jamie评论说:“对我来说,使用Hunga Tonga冲击波的声音很重要,应用于Aeolus数据。我很好奇倾听数据如何帮助我们从事实和情感的角度探索这样的事件。

相关:一年过去了,我们现在知道为什么汤加火山爆发如此猛烈。这是观看其他海底火山的警钟

(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(作者:Shane Cronin, The Conversation):去年1月15日,汤加王国爆发了全球新闻,这是有史以来最壮观和最猛烈的火山喷发之一。

值得注意的是,它是由位于数百米海水下的火山引起的。这一事件震惊了公众和火山科学家。

这是我们从未见过的新型喷发吗?这是否敲响了警钟,让我们更加关注世界各地海底火山的威胁?

这两个问题的答案都是肯定的。

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山是一座鲜为人知的海山,沿着20座类似火山的链条组成太平洋“火环”的汤加部分。

我们对这个环上的地表火山了解很多,包括美国的圣海伦斯山,日本的富士山和印度尼西亚的默拉皮山。但我们对它周围的数百座海底火山知之甚少。

研究海底火山是困难、昂贵和耗时的,但眼不见心不再不在心。

汤加火山爆发打破记录

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai喷发已经牢牢地在记录簿上确立了自己的记录,其有史以来最高的火山灰羽流和58公里的气溶胶云“超调”触及了中间层以外的空间。它还触发了任何类型的自然事件记录的最大数量的闪电。

向外层大气注入大量水蒸气,以及遍布全球的“音爆”(大气压力波)和海啸,为火山现象设定了新的基准。

在火山爆发期间及其后果,COVID阻碍了汤加的进入,但当地科学家和国际科学合作努力帮助我们发现了导致其极端暴力的原因。

喷发形成一个巨大的洞

汤加地质服务局和奥克兰大学的一个团队在一月爆炸后仅三个月就使用多波束声纳测绘系统精确测量了火山的形状。

我们惊讶地发现,巨大的海底火山的边缘完好无损,但以前直径6公里的平顶海底锥体被一个4公里宽,近1公里深的洞租了出来。

这被称为“火山口”,当岩浆迅速“抽出”后火山的中心部分自行坍塌时发生。我们计算出超过7.1立方千米的岩浆被喷射出来。这几乎是不可能想象的,但如果我们想重新填充火山口,则需要十亿卡车的装载量。

很难解释洪加喷发的物理学,即使有大量的岩浆及其与海水的相互作用。我们需要其他驱动力来解释,特别是火山爆发的第一个高潮。

只有当我们检查喷发颗粒(火山灰)的质地和化学性质时,我们才看到有关事件暴力的线索。不同的岩浆在喷发前紧密混合和混合,在微米到厘米的尺度上可以看到对比。

使用铅,钕,铀和锶的同位素“指纹识别”显示至少涉及三种不同的岩浆源。镭同位素分析显示,两个岩浆体较老,位于地壳中部,然后在喷发前不久与一个新的年轻岩浆体相连。

岩浆的混合引起了强烈的反应,将水和其他所谓的“挥发性元素”从溶液中驱赶到气体中。这会产生气泡和膨胀的岩浆泡沫,在喷发开始时将岩浆大力推出。

这种中间体或“安山岩”组合物具有低粘度。这意味着岩浆可以通过岩石中的狭窄裂缝迅速挤出。因此,火山下方5-10公里处的岩浆极快地开采,导致火山口突然逐步坍塌。

火山口坍塌导致了连锁反应,因为海水突然从裂缝和断层中排出,并遇到了从火山深处升起的岩浆。由此产生的水与岩浆在超过1150°C的高压直接接触在喷发后30和45分钟左右引起了两次高强度爆炸。每次爆炸都会进一步减压下面的岩浆,通过放大气泡生长和岩浆上升来继续连锁反应。

大约一个小时后,中央喷发羽流失去了能量,喷发移动到火山周围以同心幕状图案喷出的低海拔颗粒。

这种不太集中的喷发阶段导致了广泛的火山碎屑流 - 热而快速流动的气体,灰烬和岩石碎片云 - 坍塌到海洋中并引起海底密度流。这些损坏了大量国际和国内数据电缆,切断了汤加与世界其他地区的联系。

悬而未决的问题和挑战

即使经过对越来越多的目击者陈述的长期分析,关于这次喷发仍然存在重大的悬而未决的问题。

最重要的是导致当地最大的海啸的原因 - 一个18-20米高的海浪,在喷发后大约一个小时袭击了汤加中部的大部分岛屿。较早的海啸与喷发后约30分钟和45分钟的两次大爆炸密切相关。目前,最大海啸的最佳候选者是火山口本身的坍塌,这导致海水冲回新腔。

这一事件仅与1883年印度尼西亚喀拉喀托火山大喷发相似,并改变了我们对浅层海底火山潜在危害的看法。利用陆上和海上地震传感器以及次声传感器和一系列卫星观测工具,已经开始改进汤加的火山监测工作。

与陆上火山相比,所有这些监测方法都是昂贵和困难的。尽管潜艇研究船花费巨大,但正在努力识别世界各地构成类似洪加威胁的其他火山。




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