Eine neue Analyse von seismischen Daten, die nach dem massiv heftigen Ausbruch des Unterwasservulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai am 15. Januar 2022 aufgezeichnet wurden, hat neue und nützliche Informationen über die Abfolge der Ereignisse ergeben. Kotaro Tarumi und Kazunori Yoshizawa von der Hokkaido University diskutieren ihre Methoden und Ergebnisse in einem Artikel in Erd- und Planetenwissenschaftsbriefe.
„Wir haben gezeigt, dass die Eruption aus zwei unterschiedlichen Sequenzen von Ereignissen bestand, von denen einige in der ersten Sequenz quasi-periodisch auftraten. Es wird sich lohnen, die Mechanismen, die an solchen Eruptionszyklen beteiligt sind, weiter zu untersuchen“, sagt der Seismologe und Geophysiker Yoshizawa.
Der Vulkan erzeugte seismische, Tsunami- und atmosphärische Wellen, die weltweit aufgezeichnet wurden. Jüngste Studien haben geschätzt, dass es sich um eine der energischsten Eruptionen handelte, die von modernen Instrumenten aufgezeichnet wurden.
„Eruptionsepisoden sind anhand von seismischen Oberflächenwellen schwer vollständig zu analysieren, aber wir haben mithilfe von sogenannten teleseismischen P-Wellen mehr Details herausgekitzelt“, sagt Ph.D. Schülerin Tarumi. Dies sind seismische Wellen, die durch den Planeten zu Orten gereist sind, die von der Eruptionsstelle entfernt sind. In diesem Fall verwendete das Team seismische Daten, die von Standorten bis zu einem 93-Grad-Winkel um den Umfang des Planeten gesammelt wurden.
Die „Rückprojektions“-Analyse des Teams erkannte erfolgreich die Orte und den Zeitpunkt mehrerer Explosionen, obwohl sich die P-Wellen von jeder Eruption überlappten und von anderen seismischen Signalen und Geräuschen maskiert wurden.
Die Rückprojektionstechnik kehrt die Übertragung von seismischen Signalen um, um Details einer potenziellen Quelle aufzudecken, die seismische Wellen abgestrahlt hat. Es wurde ursprünglich entwickelt und angewendet, um die Quellprozesse großer Erdbeben abzubilden, erweist sich aber jetzt als ebenso anwendbar auf großräumige vulkanische Ereignisse.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Abfolge der Eruptionen in zwei Hauptteilen stattfand. Die erste Sequenz begann am 15. Januar um 04:02 UTC und eskalierte dann um 04:15 UTC und 200 bis 300 Sekunden später zu größeren Explosionen. Die gesamte Sequenz dauerte mindestens bis 04:35 UTC.
Eine zweite Folge von Eruptionen begann etwa vier Stunden später und dauerte sechs bis sieben Minuten, einschließlich einer massiven Eruption um 08:31 Uhr. Satellitenbilder zeichneten die resultierende dramatische Aschewolke aus der ersten Eruptionssequenz auf, aber bis jetzt blieben die genauen Details der Unterwasserereignisse schwer fassbar.
Ein interessantes Ergebnis war, dass signifikante explosive Eruptionen intermittierend in Intervallen von 270 bis 280 Sekunden auftraten, eine Frequenz, die auf einen Resonanzeffekt mit der Atmosphäre und der Erde hindeutet. „Diese offensichtliche Übereinstimmung des Eruptionszyklus und der atmosphärischen Resonanzschwingung mit der Erde könnte zufällig sein, verdient aber sicherlich weitere Untersuchungen“, schließt Yoshizawa.
Mehr Informationen:
Kotaro Tarumi et al., Eruptionssequenz der Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai-Explosion von 2022 aus der Rückprojektion von teleseismischen P-Wellen, Erd- und Planetenwissenschaftsbriefe (2023). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117966