Pena uriașă de la vulcanul Tonga ajunge în mezosferă – 38 mile în atmosferă

Pena Hunga Tonga-Hunga Ha’apai s-a comportat ca o mega-furtună care s-a ridicat cu 58 de kilometri (38 de mile) în atmosferă.

Când un vulcan subacvatic a erupt lângă mica insulă nelocuită a Hunga Tonga-Hunga Ha’apai în ianuarie 2022, doi sateliți meteorologici au fost poziționați în mod unic pentru a observa înălțimea și lățimea penei. Împreună au capturat ceea ce este probabil cel mai înalt penar din înregistrarea satelitului.

Oamenii de știință de la[{” attribute=””>NASA’s Langley Research Center analyzed data from NOAA’s Geostationary Operational Environmental Satellite 17 (GOES-17) and the Japanese Aerospace Exploration Agency’s (JAXA) Himawari-8, which both operate in geostationary orbit and carry very similar imaging instruments. The team calculated that the plume from the January 15 volcanic eruption rose to 58 kilometers (36 miles) at its highest point. Gas, steam, and ash from the volcano reached the mesosphere, the third layer of the atmosphere.

Prior to the Tonga eruption, the largest known volcanic plume in the satellite era came from Mount Pinatubo, which spewed ash and aerosols up to 35 kilometers (22 miles) into the air above the Philippines in 1991. The Tonga plume was 1.5 times the height of the Pinatubo plume.

“The intensity of this event far exceeds that of any storm cloud I have ever studied,” said Kristopher Bedka, an atmospheric scientist at NASA Langley who specializes in studying extreme storms. “We are fortunate that it was viewed so well by our latest generation of geostationary satellites and we can use this data in innovative ways to document its evolution.”

Animația de mai sus arată o vedere stereo a penei de erupție Tonga în timp ce s-a ridicat, a evoluat și s-a dispersat peste ora 13:00 pe 15 ianuarie 2022. Animația a fost construită din observații în infraroșu obținute la fiecare 10 minute de GOES-17 și Himawari-8. Aceste observații, explozia inițială a crescut rapid de la suprafața oceanului la 58 de kilometri în aproximativ 30 de minute. La scurt timp după, un puls secundar a crescut peste 50 de kilometri (31 de mile), apoi s-a împărțit în trei bucăți.

În mod obișnuit, oamenii de știință din atmosferă calculează înălțimea norilor folosind instrumente cu infraroșu pentru a măsura temperatura unui nor și apoi comparând-o cu simulările modelului de temperatură și altitudine. Cu toate acestea, această metodă se bazează pe presupunerea că temperaturile scad la altitudini mai mari, ceea ce este adevărat în troposferă, dar nu neapărat în straturile medii și superioare ale atmosferei. Oamenii de știință aveau nevoie de o metodă diferită pentru a calcula înălțimea: geometria.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai este situată în Oceanul Pacific aproximativ la jumătatea distanței dintre Himawari-8, care se află pe orbită geostaționară la 140,7° longitudine est și GOES-17, pe orbită geostaționară la 137,2° vest. „Din cele două unghiuri ale sateliților, am putut recrea o imagine tridimensională a norilor”, a explicat Konstantin Khlopenkov, un om de știință al echipei NASA la Langley.

15 ianuarie 2022

Această secvență de imagini statice de la GOES-17 arată pluma în diferite etape pe 15 ianuarie. Observați cum părțile superioare ale penajului din stratosferă și mezosferă aruncă umbre în părțile inferioare.

Khlopenkov și Bedka au folosit o tehnică pe care au conceput-o inițial pentru a studia furtunile puternice care intră în stratosferă. Algoritmul lor se potrivește cu observațiile simultane ale aceleiași scene de nor de la doi sateliți, apoi utilizează stereoscopia pentru a construi un profil tridimensional al norilor înalți. (Acest lucru este similar cu modul în care creierul uman percepe lucrurile în trei dimensiuni folosind două imagini ale ochilor noștri.) Khlopenkov a verificat apoi măsurătorile stereoscopice folosind lungimea umbrelor pe care cele mai înalte penare le aruncă pe norii mari de cenușă de dedesubt. Ei și-au comparat, de asemenea, măsurătorile cu o analiză a modelului NASA GEOS-5 pentru a determina înălțimea locală a stratosferei și troposferei în acea zi.

Partea superioară a penei superba aproape imediat din cauza condiţiilor extrem de uscate din mezosferă. Cu toate acestea, o umbrelă de cenușă și gaz s-a răspândit peste tot stratosferă la o altitudine de aproximativ 30 de kilometri (20 mile), acoperind în cele din urmă o suprafață de 157.000 de kilometri pătrați (60.000 sq mi), mai mare decât statul Georgia.

„Când materialul vulcanic se ridică atât de sus în stratosferă, unde vânturile nu sunt la fel de puternice, cenușa vulcanică, dioxidul de sulf, dioxidul de carbon și vaporii de apă pot fi transportate pe tot Pământul”, a spus el, Khlopenkov. În două săptămâni, principalul val de material vulcanic a înconjurat globul, așa cum s-a observat de satelitul Cloud-Aerosol Lidar și Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), precum și de suita Ozone Mapping and Profiler de pe Suomi-MPN.

Aerosolii din penaj au persistat în stratosferă aproape o lună după erupție și ar putea persista un an sau mai mult, a spus cercetătorul atmosferic Ghassan Taha de la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA. Emisiile vulcanice pot afecta vremea locală și clima globală. Cu toate acestea, Taha a remarcat că penul Tonga pare puțin probabil să aibă efecte climatice semnificative, deoarece avea un conținut scăzut de dioxid de sulf – emisia vulcanică care provoacă răcirea – dar bogat în vapori de apă, ceea ce explică înălțimea sa impresionantă.

„Combinația dintre căldura vulcanică și cantitatea de umiditate supraîncălzită din ocean a făcut ca această erupție să fie fără precedent. A fost ca un hipercombustibil pentru o mega-furtună”, a spus Bedka. „Pena a fost de 2,5 ori mai mare decât orice furtună pe care am văzut-o vreodată. , iar erupția a generat a cantitate incredibilă de fulgere. Acesta este ceea ce îl face important din punct de vedere meteorologic.

Imaginile și videoclipurile Observatorului Pământului NASA de Joshua Stevens, folosind datele oferite de Kristopher Bedka și Konstantin Khlopenkov/NASA Langley Research Center și imaginile GOES-17 oferite de NOAA și Serviciul Național de Sateliți, Date și Informații de Mediu (NESDIS). Articol de Sofie Bates, echipa NASA Earth Science News, cu Mike Carlowicz.