Der jüngste Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai in Tonga am 15. Januar um 04:14:45 UT wurde kürzlich bestätigt und hat weitreichende, massive globale Störungen in der Erdatmosphäre ausgelöst.
Unter Verwendung von Daten, die von mehr als 5.000 Bodenempfängern des Global Navigation Satellite System (GNSS) auf der ganzen Welt aufgezeichnet wurden, haben Wissenschaftler des MIT Haystack Observatory und ihre internationalen Partner von der Arctic University of Norway erhebliche Beweise für durch Eruptionen erzeugte atmosphärische Wellen und ihre ionosphärischen Abdrücke beobachtet 300 Kilometer über der Erdoberfläche über einen längeren Zeitraum. Diese atmosphärischen Wellen waren mindestens vier Tage nach dem Ausbruch aktiv und umkreisten dreimal die Erde. Ionosphärische Störungen passierten die Vereinigten Staaten sechs Mal, zuerst von West nach Ost und später umgekehrt.
Dieses vulkanische Ereignis war außerordentlich stark und setzte eine Energie frei, die der von 1.000 Atombomben der Größe von 1945 entspricht. Wissenschaftlern ist bekannt, dass explosive Vulkanausbrüche und Erdbeben eine Reihe von atmosphärischen Druckwellen, einschließlich Schallwellen, auslösen und das Obermaterial stören können Atmosphäre einige hundert Kilometer über dem Epizentrum. Über dem Ozean können sie Tsunamiwellen und damit Störungen der oberen Atmosphäre auslösen. Die Ergebnisse dieser Tonga-Eruption haben dieses internationale Team überrascht, insbesondere hinsichtlich ihrer geografischen Ausdehnung und ihrer mehrtägigen Dauer. Diese Entdeckungen schlagen letztendlich neue Wege vor, auf denen die atmosphärischen Wellen und die globale Ionosphäre miteinander verbunden sind.
Eine neue Studie, die über die Ergebnisse berichtet und von Forschern des MIT Haystack Observatory und der Arctic University of Norway geleitet wird, wurde am 23. März in der Fachzeitschrift veröffentlicht Grenzen in Astronomie und Weltraumwissenschaften.
Die Autoren glauben, dass die Störungen ein Effekt von Lamb-Wellen sind; Diese nach dem Mathematiker Horace Lamb benannten Wellen breiten sich weltweit mit Schallgeschwindigkeit ohne große Verringerung der Amplitude aus. Obwohl sie sich überwiegend in der Nähe der Erdoberfläche befinden, können diese Wellen über komplexe Wege Energie mit der Ionosphäre austauschen. Wie in dem neuen Papier angegeben, „wurden vorherrschende Lamb-Wellen schon früher als atmosphärische Reaktionen auf den Krakatau-Ausbruch im Jahr 1883 und andere Georisiken gemeldet.
Haystack stellt seit 2000 globale GNSS-Netzwerkbeobachtungen zusammen, um täglich wichtige Informationen zum Gesamtelektronengehalt zu untersuchen. Das Observatorium teilt diese Daten mit der internationalen Geospace-Community, um innovative Forschung an einer Vielzahl von Grenzen zu ermöglichen, die von Sonnensturmeffekten bis hin zu niedrigen atmosphärischen Bedingungen reichen zwingen. Wandernde ionosphärische Störungen (TIDs), eine besondere Form des Weltraumwetters, die durch ionosphärische Wellen verursacht werden, werden oft durch Prozesse angeregt, darunter plötzliche Energiezufuhren von der Sonne, terrestrisches Wetter und von Menschen verursachte Störungen. Zum Beispiel lieferten Haystack-Wissenschaftler mithilfe von TID-Beobachtungen den ersten Beweis dafür, dass Sonnenfinsternisse Bugwellen in der Erdatmosphäre auslösen können.
Hauptautor Shun-Rong Zhang sagt: „Es ist bekannt, dass nur schwere Sonnenstürme eine globale TID-Ausbreitung im Weltraum für mehrere Stunden, wenn nicht sogar Tage bewirken; Vulkanausbrüche und Erdbeben führen normalerweise nur innerhalb von Tausenden von Kilometern zu ionosphärischen Störungen. Durch die Erkennung dieser signifikanten Eruptionen -induzierten ionosphärischen Störungen im Weltraum über sehr große Entfernungen fanden wir nicht nur die Erzeugung von Lamb-Wellen und ihre globale Ausbreitung über mehrere Tage (häufig als Schallwellen am Boden überwacht, um die Verträge über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen einzuhalten), sondern auch eine grundlegend neue physikalische Am Ende können Oberflächen- und niedrigere atmosphärische Signale ein lautes Platschen verursachen, sogar tief im Weltraum.“
Über diese Ergebnisse hinaus führen Haystack-Wissenschaftler zusätzliche Studien über die Erzeugung schwerer Weltraumwettereffekte durch die Tonga-Eruption fort.
Shun-Rong Zhang et al, 2022 Tonga Volcanic Eruption Induced Global Propagation of Ionospheric Disturbances via Lamb Waves Grenzen in Astronomie und Weltraumwissenschaften (2022). DOI: 10.3389/fspas.2022.871275
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