Wissenschaftler liefern Erklärung für außergewöhnlichen Tonga-Tsunami

Wissenschaftler sagen, dass sie den genauen Mechanismus identifiziert haben, der für den außergewöhnlichen Tsunami verantwortlich ist, der sich nach dem kolossalen Ausbruch des Tonga-Vulkans Anfang dieses Jahres schnell über die ganze Welt ausbreitete.

In einem neuen Papier, das heute in veröffentlicht wurde Naturein internationales Team, dem Forscher der Cardiff University angehören, sagt, dass das außergewöhnliche Ereignis durch akustische Gravitationswellen (AGWs) verursacht wurde, die durch die starke Vulkanexplosion ausgelöst wurden, die beim Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai in die Atmosphäre und über den Ozean wanderte .

Als diese Wellen zusammenliefen, wurde kontinuierlich Energie in den Tsunami gepumpt, was dazu führte, dass er größer wurde, sich viel weiter, viel schneller und viel länger fortbewegte.

Der Ausbruch des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai am 15. Januar 2022 war der größte Vulkanausbruch des 21. Jahrhunderts und der größte Ausbruch seit Krakatau im Jahr 1883.

Es wurde als die größte Explosion beschrieben, die jemals in der Atmosphäre aufgezeichnet wurde, und war hundertmal stärker als die Atombombe von Hiroshima.

Der Ausbruch war die Quelle sowohl atmosphärischer Störungen als auch eines sich außergewöhnlich schnell ausbreitenden Tsunamis, die weltweit aufgezeichnet wurden und Erd-, Atmosphären- und Ozeanwissenschaftler gleichermaßen verwirrten.

„Die Idee, dass Tsunamis durch atmosphärische Wellen erzeugt werden könnten, die durch Vulkanausbrüche ausgelöst werden, ist nicht neu, aber dieses Ereignis war das erste, das von modernen, weltweit dichten Instrumenten aufgezeichnet wurde, was es uns ermöglicht, endlich den genauen Mechanismus hinter diesen ungewöhnlichen Phänomenen zu enträtseln“, sagte Co- Autor der Studie Dr. Ricardo Ramalho von der School of Earth and Environmental Sciences der Universität Cardiff.

AGWs sind sehr lange Schallwellen, die sich unter dem Einfluss der Schwerkraft ausbreiten. Sie können mit Schallgeschwindigkeit ein Medium wie die Tiefsee oder die Atmosphäre durchdringen und werden unter anderem durch Vulkanausbrüche oder Erdbeben erzeugt.

Ein einzelnes AGW kann sich über Dutzende oder Hunderte von Kilometern erstrecken und sich in Tiefen von Hunderten oder Tausenden von Metern unter der Meeresoberfläche bewegen, wobei Energie von der oberen Oberfläche auf den Meeresboden und über die Ozeane übertragen wird.

„Neben der Reise über den Ozean können sich AGWs auch nach Gewaltereignissen wie Vulkanausbrüchen und Erdbeben in die Atmosphäre ausbreiten“, sagte Dr. Usama Kadri, Co-Autor der Studie von der School of Mathematics der Cardiff University.

„Die Tonga-Eruption befand sich an einem idealen Ort unter der Oberfläche, in seichtem Wasser, was dazu führte, dass Energie in Form eines Pilzes nahe der Wasseroberfläche in die Atmosphäre freigesetzt wurde. Daher war die Wechselwirkung von energetischen AGWs mit der Wasseroberfläche unvermeidlich. „

Unter Verwendung von Meeresspiegel-, Atmosphären- und Satellitendaten aus der ganzen Welt zum Zeitpunkt des Vulkanausbruchs hat das Team gezeigt, dass der Tsunami von AGWs angetrieben wurde, die durch den Ausbruch ausgelöst wurden, schnell in die Atmosphäre gelangten und wiederum wurden kontinuierlich Energie zurück in den Ozean ‚pumpen‘.

Ein Vergleich von atmosphärischen und Meeresspiegeldaten zeigte an vielen Orten auf der ganzen Welt eine direkte Korrelation zwischen den ersten Anzeichen einer durch AGWs verursachten Luftstörung und dem Beginn eines Tsunamis.

Das Team sagt, dass die Übertragung von Energie zurück in den Ozean durch ein Phänomen verursacht wurde, das als nichtlineare Resonanz bekannt ist, bei dem die AGWs mit dem von ihnen erzeugten Tsunami interagieren, wodurch letzterer verstärkt wird.

In der neuen Studie schätzen sie, dass sich der Tsunami 1,5- bis 2,5-mal schneller fortbewegte als ein von einem Vulkan ausgelöster Tsunami und den Pazifik, den Atlantik und den Indischen Ozean in weniger als 20 Stunden mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 km/h überquerte.

„Da der Tsunami von einer schnellen atmosphärischen Quelle angetrieben wurde, breitete er sich außerdem direkt in die Karibik und den Atlantik aus, ohne wie ein ‚normaler‘ Tsunami um die südamerikanische Landmasse reisen zu müssen. Dies erklärt, warum der Tonga-Tsunami ankam die Atlantikküste fast 10 Stunden vor dem, was von einem ‚normalen‘ Tsunami erwartet wurde“, fügte Dr. Ramalho hinzu.

„Der Tonga-Tsunami hat uns eine einzigartige Gelegenheit geboten, den physikalischen Mechanismus der Entstehung und Verstärkung globaler Tsunamis durch Resonanz mit akustischen Gravitationswellen zu untersuchen. Eine solche Resonanz in dieser Größenordnung ermöglicht es uns, über den ‚Proof of Concept‘ des Mechanismus hinauszugehen , und die Entwicklung genauerer Vorhersagemodelle und Echtzeit-Warnsysteme, in das Potenzial der Entwicklung einer neuen Energienutzungstechnologie“, schloss Dr. Kadri.