Der Ausbruch des Vulkans Hunga in Tonga am 15. Januar 2022 bricht weiterhin Rekorde. Laut einer neuen Studie löste der Ausbruch ein „überladenes“ Gewitter aus, das die heftigsten Blitze erzeugte, die jemals aufgezeichnet wurden. Die Forscher fanden heraus, dass es während des Ausbruchs fast 200.000 Blitze in der Vulkanwolke gab, wobei der Höhepunkt bei mehr als 2.600 Blitzen pro Minute lag.
Als der unterseeische Vulkan im südlichen Pazifik ausbrach, erzeugte er eine mindestens 58 Kilometer hohe Wolke aus Asche, Wasser und magmatischem Gas. Die hoch aufragende Wolke lieferte den Wissenschaftlern nützliche Informationen über das Ausmaß des Ausbruchs, verdeckte aber auch die Sicht des Satelliten auf den Schlot, was es schwieriger machte, Veränderungen im Verlauf des Ausbruchs zu verfolgen.
Hochauflösende Blitzdaten aus vier verschiedenen Quellen – die noch nie zuvor alle zusammen verwendet wurden – haben es Wissenschaftlern nun ermöglicht, in diese Wolke zu blicken, neue Phasen im Lebenszyklus des Ausbruchs herauszufinden und Einblicke in das seltsame Wetter zu gewinnen, das er verursacht hat.
„Dieser Ausbruch löste ein gewaltiges Gewitter aus, wie wir es noch nie gesehen haben“, sagte Alexa Van Eaton, Vulkanologin beim United States Geological Survey, die die Studie leitete. „Diese Ergebnisse demonstrieren ein neues Werkzeug, mit dem wir Vulkane mit Lichtgeschwindigkeit überwachen können, und unterstützen die Aufgabe des USGS, Flugzeuge über Aschegefahr zu informieren.“
Die Studie wurde veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefedas wirkungsvolle, kurzformatige Berichte mit unmittelbaren Auswirkungen auf alle Erd- und Weltraumwissenschaften veröffentlicht.
Der Sturm entstand, weil der hochenergetische Magmaausstoß zufällig durch den flachen Ozean schoss, sagte Van Eaton. Geschmolzenes Gestein verdampfte das Meerwasser, das in die Wolke aufstieg und schließlich zu elektrisierenden Kollisionen zwischen Vulkanasche, unterkühltem Wasser und Hagelkörnern führte. Der perfekte Sturm für Blitze.
Durch die Kombination von Daten von Sensoren, die Licht- und Radiowellen messen, verfolgten die Wissenschaftler Blitze und schätzten deren Höhe. Der Ausbruch erzeugte etwas mehr als 192.000 Blitze (bestehend aus fast 500.000 elektrischen Impulsen) und erreichte einen Spitzenwert von 2.615 Blitzen pro Minute. Einige dieser Blitze erreichten beispiellose Höhen in der Erdatmosphäre, zwischen 20 und 30 Kilometern (12 bis 19 Meilen).
Mehr als 200.000 Blitze, dargestellt als blaue Punkte, ereigneten sich während des Ausbruchs am Tonga-Vulkan Hunga am 15. Januar 2022. Neue Analysen der Blitzintensität des Ausbruchs ergaben, dass der Vulkansturm der heftigste war, der jemals aufgezeichnet wurde, und lieferten neue Erkenntnisse darüber den Verlauf der Eruption. Kredit: Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2022GL102341
„Mit diesem Ausbruch haben wir herausgefunden, dass Vulkanwolken Bedingungen für Blitze schaffen können, die weit über den Bereich meteorologischer Gewitter hinausgehen, die wir zuvor beobachtet haben“, sagte Van Eaton. „Es stellt sich heraus, dass Vulkanausbrüche extremere Blitze erzeugen können als jede andere Art von Sturm auf der Erde.“
Der Blitz lieferte nicht nur Einblicke in die Dauer des Ausbruchs, sondern auch in sein Verhalten im Laufe der Zeit.
„Der Ausbruch dauerte viel länger als die ursprünglich beobachteten ein oder zwei Stunden“, sagte Van Eaton. „Die Aktivität vom 15. Januar erzeugte mindestens 11 Stunden lang Vulkanwolken. Das konnten wir eigentlich nur anhand der Blitzdaten herausfinden.“
Die Forscher sahen vier verschiedene Phasen der Eruptionsaktivität, die durch die Höhe der Wolken und die Intensität der Blitze während ihrer Zunahme und Abnahme definiert wurden. Die Erkenntnisse aus der Verknüpfung der Blitzintensität mit der Eruptionsaktivität können eine bessere Überwachung und Vorhersage von Gefahren im Zusammenhang mit der Luftfahrt während eines großen Vulkanausbruchs ermöglichen, einschließlich der Entwicklung und Bewegung von Aschewolken, sagte Van Eaton.
Es ist eine große Herausforderung, zuverlässige Informationen über Vulkanwolken zu Beginn eines Ausbruchs zu erhalten, insbesondere bei abgelegenen, unterseeischen Vulkanen. Durch die Nutzung aller verfügbaren Fernbeobachtungen, einschließlich Blitzbeobachtungen, wird die Früherkennung verbessert, um Flugzeuge und Menschen vor Gefahren zu schützen.
„Es war nicht nur die Intensität des Blitzes, die uns anzog“, sagte Van Eaton. Sie und ihre Kollegen waren auch verwirrt über die konzentrischen Blitzringe, die sich um den Vulkan herum bildeten und sich im Laufe der Zeit ausdehnten und zusammenzogen. „Das Ausmaß dieser Blitzringe hat uns umgehauen. So etwas haben wir noch nie zuvor gesehen, es gibt nichts Vergleichbares bei meteorologischen Stürmen. Einzelne Blitzringe wurden beobachtet, aber nicht mehrere, und im Vergleich dazu sind sie winzig.“
Verantwortlich dafür waren erneut heftige Höhenturbulenzen. Die Wolke schleuderte so viel Masse in die obere Atmosphäre, dass sie Wellen in der Vulkanwolke ausstieß, als würden Kieselsteine in einen Teich fallen. Der Blitz schien auf diesen Wellen zu „surfen“ und sich als 250 Kilometer breite Ringe nach außen zu bewegen.
Als ob all das noch nicht genug wäre, um diesen Ausbruch faszinierend zu machen, stellt er auch eine Form des Vulkanismus dar, die als Phreatoplinismus bekannt ist und bei der eine große Menge Magma durch Wasser ausbricht. Bisher war dieser Ausbruchsstil nur aus geologischen Aufzeichnungen bekannt und wurde mit modernen Instrumenten nie beobachtet. Der Hunga-Ausbruch hat das alles verändert.
„Es war, als würde man einen Dinosaurier ausgraben und ihn auf vier Beinen herumlaufen sehen“, sagte Van Eaton. „Es raubt einem irgendwie den Atem.“
Mehr Informationen:
Alexa R. Van Eaton et al., Lightning Rings and Gravity Waves: Insights Into the Giant Eruption Plume From Tongas Hunga Volcano on 15 January 2022, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2022GL102341