200 000 błyskawic – erupcja Hongga w Tonga wytwarza najpotężniejsze błyskawice, jakie kiedykolwiek zarejestrowano

Ponad 200 000 błyskawic, pokazanych jako niebieskie kropki, wystąpiło podczas erupcji wulkanu Hongga na Tonga 15 stycznia 2022 r. Nowe analizy intensywności wyładowań atmosferycznych ujawniły, że burza wulkaniczna była najbardziej intensywną, jaką kiedykolwiek zarejestrowano i dostarczyła nowych wgląd w ewolucję erupcji. Źródło: Van Eaton i in. (2023), Listy z badań geofizycznych, doi: 10.1029/2022GL102341

Erupcja wytworzyła 2600 błysków na minutę przy maksymalnej intensywności. Naukowcy wykorzystali błyskawice, aby zajrzeć w chmurę pyłu i wydobyli nowe szczegóły dotyczące osi czasu erupcji.

• Erupcja z 15 stycznia trwała co najmniej 11 godzin, kilka godzin dłużej niż wcześniej sądzono
• Piorun spowodował błyskawice o największej wysokości, jaką kiedykolwiek zmierzono, na wysokości od 20 do 30 kilometrów (12 do 19 mil) nad poziomem morza.
• Olbrzymie „fale” błyskawic przetoczyły się przez wulkaniczny pióropusz
• Dane dotyczące wyładowań atmosferycznych ujawniają nieznane wcześniej fazy erupcji i dostarczają informacji do przyszłego monitorowania zagrożeń wulkanicznych

Erupcja wulkanu Hongga w Tonga 15 stycznia 2022 r. nadal bije rekordy. Według nowych badań erupcja wulkanu stworzyła „doładowaną” burzę, która wytworzyła najpotężniejsze wyładowania atmosferyczne, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Naukowcy odkryli, że w pióropuszu podczas erupcji było około 200 000 błyskawic, z najwyższą liczbą ponad 2600 błysków na minutę.

Kiedy podmorski wulkan wybuchł na południowym Pacyfiku, wytworzył kolumnę popiołu, wody i gazów wulkanicznych o wysokości co najmniej 58 kilometrów (36 mil). Wysoki pióropusz dostarczył naukowcom przydatnych informacji na temat rozmiaru erupcji, ale zasłaniał również otwór wentylacyjny przed widokiem satelitarnym, utrudniając śledzenie zmian w erupcji w miarę jej postępu.

Mapy rozwoju piorunów i chmur wulkanicznych w dniu 15 stycznia 2022 r., z czasem podanym w UTC. Skala szarości przedstawia stereoskopowe wysokości chmur, niebieskie kropki pokazują błyskawice wykryte przez naziemne sieci częstotliwości radiowych w ciągu następnej minuty, a fioletowo-żółta skala pokazuje wyładowania atmosferyczne wykryte optycznie przez czujnik GLM.

Dotyczy ramek z optycznie wykrytymi błyskawicami. Co najmniej cztery różne epizody wyładowań atmosferycznych występują od 04:16 do 05:51, po których następuje jeden końcowy epizod od 8:38 do 48:48. Początkowa i najbardziej widoczna pętla (widoczna na pierwszych czterech klatkach) jest wyśrodkowana na krawędzi natarcia fali grawitacyjnej w górnej warstwie chmury. Różowe kółka wyznaczają pierścień pioruna w dwóch klatkach i pokazują (średnie) tempo ekspansji ponad 60 ms -1. Ruch górnego czaszy w kierunku zachodnim zaczyna ujawniać chmurę niskiego poziomu o 05:37. Białe przerywane wielokąty oznaczają miejsca błyskawic, ukazując ich ruch w kierunku zachodnim wraz z chmurą baldachimu stratosferycznego. Lokalne wyspy są zaznaczone na czarno. Źródło: Van Eaton i in. (2023), Listy z badań geofizycznych, doi: 10.1029/2022GL102341

Dane o wysokiej rozdzielczości dotyczące wyładowań atmosferycznych z czterech oddzielnych źródeł – nigdy wcześniej nie używane razem – pozwoliły teraz naukowcom zajrzeć do tego pióropuszu, odkrywając nowe fazy cyklu życiowego erupcji i uzyskując wgląd w dziwną pogodę, którą wygenerowała.

„Ta erupcja wulkanu stworzyła burzę z doładowaniem, jakiej nigdy wcześniej nie widzieliśmy” – powiedziała Alexa Van Eaton, wulkanolog z USGS, która prowadziła badania. „Te odkrycia pokazują nowe narzędzie, które musimy monitorować wulkany z prędkością światła i wspomagać rolę USGS w przekazywaniu samolotom ostrzeżeń o zagrożeniach związanych z popiołem”. Badanie zostało opublikowane wListy z badań geofizycznych

która publikuje krótkie raporty o dużym wpływie, mające natychmiastowe implikacje we wszystkich naukach o Ziemi i kosmosie.

Van Eaton powiedział, że burza rozwinęła się, ponieważ bardzo aktywne wydalanie magmy miało miejsce w płytkim oceanie. Stopiona skała odparowała wodę morską, która podniosła się do kręgosłupa i ostatecznie utworzyła kolizje elektryczne między popiołem wulkanicznym, przechłodzoną wodą i gradobiciem. Idealna burza z piorunami.
https://www.youtube.com/watch?v=G1buT1qWLNk

Ponad 200 000 błyskawic, pokazanych jako niebieskie kropki, wystąpiło podczas erupcji wulkanu Hongga na Tonga 15 stycznia 2022 r. Nowe analizy intensywności wyładowań atmosferycznych ujawniły, że burza wulkaniczna była najbardziej intensywną, jaką kiedykolwiek zarejestrowano i dostarczyła nowych wgląd w ewolucję erupcji. Źródło: Van Eaton i in. (2023), Listy z badań geofizycznych, doi: 10.1029/2022GL102341

Wykorzystując dane z czujników mierzących światło i fale radiowe, naukowcy śledzili błyskawice i szacowali ich wysokość. Erupcja wytworzyła nieco ponad 192 000 błysków (składających się z około 500 000 impulsów elektrycznych), ze szczytem 2615 błysków na minutę. Niektóre z tych błyskawic osiągnęły niespotykane dotąd wysokości w ziemskiej atmosferze, sięgające od 20 do 30 kilometrów (12 do 19 mil).

„Dzięki tej erupcji wulkanu odkryliśmy, że pióropusze mogą stworzyć warunki dla wyładowań atmosferycznych, które są dalekie od sfery burz atmosferycznych, które obserwowaliśmy wcześniej” – powiedział Van Eaton. „Okazuje się, że erupcje wulkanów mogą tworzyć bardziej intensywne błyskawice niż jakikolwiek inny rodzaj burzy na Ziemi”.

Błyskawica dostarczyła wglądu nie tylko w czas trwania erupcji, ale także w jej zachowanie w czasie.

„Erupcja trwała znacznie dłużej niż początkowo obserwowana godzina lub dwie” – powiedział Van Eaton. Aktywność 15 stycznia generowała pióropusze przez co najmniej 11 godzin. Tak naprawdę tylko patrząc na pobieżne dane byliśmy w stanie wyciągnąć”.

Naukowcy zaobserwowali cztery odrębne fazy aktywności wulkanicznej, określone przez wysokość pióropuszy i tempo wyładowań atmosferycznych w miarę ich narastania i zanikania. Van Eaton powiedział, że spostrzeżenia uzyskane dzięki powiązaniu intensywności wyładowań atmosferycznych z aktywnością wulkaniczną mogą zapewnić lepsze monitorowanie i przewidywanie w czasie rzeczywistym zagrożeń związanych z lotnictwem podczas dużej erupcji wulkanu, w tym rozwoju i przemieszczania się chmury pyłu. Uzyskanie wiarygodnych informacji o chmurach wulkanicznych na początku erupcji jest dużym wyzwaniem, zwłaszcza w przypadku bardziej odległych podwodnych wulkanów. Wykorzystanie wszystkich dostępnych obserwacji dalekiego zasięgu, w tym wyładowań atmosferycznych, poprawia wczesne wykrywanie, aby chronić samoloty i ludzi przed niebezpieczeństwem.

„Przyciągnęła nas nie tylko intensywność błyskawicy” – powiedział Van Eaton. Ona i jej koledzy byli zdumieni koncentrycznymi pierścieniami piorunów wulkanu, które z czasem rozszerzają się i kurczą. „Rozmiar tych piorunów powalił nas na kolana. Nigdy wcześniej nie widzieliśmy czegoś takiego i nie ma nic porównywalnego z burzami meteorologicznymi. Zaobserwowano pojedyncze pioruny, ale nie są one podwojone i są małe w porównaniu.

Ponownie odpowiedzialne były ciężkie turbulencje na dużych wysokościach. Pióropusz wpompował tak dużo masy do górnych warstw atmosfery, że wywołał zmarszczki w chmurze wulkanicznej, jak wrzucanie kamyków do stawu. Wydaje się, że błyskawica „surfuje” po tych falach i porusza się na zewnątrz w pierścieniach o szerokości 250 kilometrów.

Jakby tego wszystkiego było mało, aby ta erupcja była niesamowita, jest to styl wulkanizmu znany jako freatoplinian, który pojawia się, gdy duża ilość magmy przebija się przez wodę. Wcześniej ten styl erupcji był znany tylko z zapisów geologicznych i nigdy nie był obserwowany za pomocą nowoczesnych instrumentów. Erupcja Heng zmieniła wszystko.

„To było jak wyjęcie dinozaura i zobaczenie, jak chodzi na czterech nogach” – powiedział Van Eaton. „Trochę zapiera dech w piersiach.” Odniesienie: „Pętle piorunów i fale grawitacyjne: wgląd w gigantyczną erupcję pióropuszu z wulkanu Hongga na Tonga w dniu 15 stycznia 2022 r.”, Alexa R Van Eaton, Jeff Lapierre i Sonya A. Christopher Bedka i Konstantin Khlopenkov, 20 czerwca 2023 r., Dostępne tutaj.Listy z badań geofizycznych
.