汤加火山喷发干扰了大气层

作者；安德鲁·格兰特

编译：纯珍

图片来源：GOES-West NOAA/RAMMB/CIRA

火山以前所未有的速度和寿命引发了高达电离层的海浪。

1 月 15 日，Hunga Tonga – Hunga Ha'apai 火山的喷发被 NOAA 的GOES-West 卫星捕获。尽管火山的水下起源使一些火花熄灭，但 2022 年 1 月 15 日南太平洋汤加岛附近的洪加汤加-洪加哈帕伊火山喷发是近代史上最强大的喷发之一。地震、次声波和卫星成像数据表明，这座火山释放的能量超过了1991 年的皮纳图博山的火山喷发释放的能量，并且它产生了卫星时代最高的喷发羽流，高达约 55 公里。现在，英国巴斯大学的 Corwin Wright 和一个国际团队已经证明，火山爆发对大气的影响同样令人印象深刻。

研究人员收集了来自多颗卫星和地面站的数据，追踪喷发从地表到太空的影响。观测结果表明，可见羽状物在喷发后立即向上冲，同时大量强大的大气波也向四面八方传播。沿地球表面传播的兰姆波达到约 320 m/s 的速度，与 1883 年臭名昭著的喀拉喀托火山爆发所产生的波的速度相当。卫星成像（下面动画中的一个示例）捕获到这些初始波至少绕地球旋转三圈，并因地理特征（如安第斯山脉）而失真。

图片来源：Mathew Barlow，使用来自GOES-West 卫星的数据

一个充满活力的大气兰姆波从喷发地点向外传播。

在更远的高空，重力波（不要与引力波混淆）是由喷发期间垂直推动的空气的重力阻力和浮力触发的。卫星数据显示，波在对流层和平流层以接近其最大速度移动。为了探索更高的海拔，研究人员分析了导航卫星信号的延时，跟踪在高电荷电离层中速度高达 667 m/s 的波的传播。

尽管喷发的绝对能量对随后的大气漩涡发挥了重要作用，但Wright和他的同事们也强调了火山的周围的情况。研究人员说，这次喷发发生在一个相对较浅的水下盆地，这意味着海水几乎没有减缓爆炸用。相反，水被“闪蒸”，作为可见羽流的一部分，“被推进到平流层”，在那里它在冷凝时释放出大量的潜热。这解释了检测到初始大气波和持续数小时从火山位置上方传播的低振幅波流的原因，可能是由于羽流中海水的持续冷凝。

总体而言，洪加汤加火山爆发扰乱了全球大气，这是近代历史上没有发生过的自然或人为事件。通过研究其对系统的前所未有的冲击，研究人员希望更好地了解定期在大气中发生的更微妙的扰动。

文章来源：https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.1.20220713a/full/