Извержение вулкана Тонга создает фундаментальные знания и предвещает краткосрочные климатические эффекты

Ученые-геологи из Университета Вандербильта, изучающие подводный вулканизм, использовали спутниковые снимки для анализа самого мощного извержения как минимум за 20 лет: вулкан Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай извергался трижды в декабре 2021 и январе 2022 года.

Новые технологии и это извержение с взрывной силой, случающейся раз в поколение, позволили исследователям под руководством бывшего постдока Вандербильта Ашока Кумара Гупты получить новые данные о поведении вулканов и впервые создать полную хронологию извержения и образовавшихся им обширных зонтичных облаков.

Работая с доступными данными Японского метеорологического агентства, ученые определили высоту, содержание воды, продолжительность существования и объемные скорости потока двух обширных зонтичных облаков вулкана. "До извержения Хунга-Тонга мы не наблюдали подобного извержения напрямую. Размер шлейфа и зонтичного облака удивил нас и ставит под сомнение наше понимание физики вулканических извержений", — сказала Кристен Фория, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде. "Это мощное извержение также произошло под водой и показывает, что мы не можем игнорировать опасности и последствия вулканов в океане".

Эта работа является фундаментом, который ученые-геологи используют для понимания характеристик вулканических извержений, их основных причин и механизмов, а также их влияния на климат.

"Наши наблюдения показали, что зонтичные облака, сформировавшиеся в течение всей хронологии извержения в декабре 2021 и январе 2022 года, были богаты льдом", — сказал Гупта, ныне ассистент-ученый проекта в Департаменте атмосферных и океанических наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA).

"С точки зрения атмосферных наук мы продолжаем исследовать влияние избыточного количества водяного пара, выброшенного в стратосферу, на стратосферную химию, температуру стратосферы и температуру поверхности Земли".

"Мы создали фундаментальный набор данных, с которым можно сравнивать другие наблюдения", — сказал Ральф Беннартц, профессор наук о Земле и окружающей среде имени Стивенсона. "Это событие наблюдалось рядом новых метеорологических спутников, управляемых Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и Японским метеорологическим агентством. Мы создаем обработанные данные, которые помогут ученым строить модели и проверять идеи. Никто никогда не имел возможности наблюдать подобное событие, охватывающее разные уровни атмосферы в рамках одного вулканического извержения".

Одной из уникальных особенностей этого подводного извержения является то, что из-за своей огромной энергии богатые водой шлейфы от извержения достигли мезосферы на высоте 57 километров, сказала Фория. Это первое наблюдаемое вулканическое извержение, достигшее такой высоты. Большинство взрывных извержений не превышают тропопаузу, то есть высоту около 15 километров. Фория, Гупта, Беннартц и другие исследователи из Вандербильта изучают климатические последствия достижения богатыми водой облаками этой высоты.

"Мы видим, что вода достигла более высоких слоев атмосферы, куда вода обычно не попадает. Текущая работа показывает, что новая вода в атмосфере от извержения может влиять на климат в течение следующих нескольких лет", — сказала Фория.

Хотя водяной пар не будет вечно оставаться в атмосфере, вода, как и другие парниковые газы, может влиять на климат Земли. Извержение Хунга-Тонга предоставляет естественный эксперимент для понимания воздействия этого избытка водяного пара и того, как наша атмосфера и климат реагируют на внезапные возмущения.