Một chùm tia từ Honga Tonga – Hong Hapai hoạt động giống như một cơn bão lớn bay lên bầu khí quyển 58 km (38 dặm).

Khi một ngọn núi lửa dưới nước phun trào gần một hòn đảo nhỏ không có người ở Honga Tonga – Hồng Happi Vào tháng 1 năm 2022, hai vệ tinh thời tiết được đặt ở vị trí duy nhất để theo dõi chiều cao và chiều rộng của trục. Họ cùng nhau chụp lại những gì có thể là cột cao nhất trong kỷ lục vệ tinh.

Các nhà khoa học ở[{” attribute=””>NASA’s Langley Research Center analyzed data from NOAA’s Geostationary Operational Environmental Satellite 17 (GOES-17) and the Japanese Aerospace Exploration Agency’s (JAXA) Himawari-8, which both operate in geostationary orbit and carry very similar imaging instruments. The team calculated that the plume from the January 15 volcanic eruption rose to 58 kilometers (36 miles) at its highest point. Gas, steam, and ash from the volcano reached the mesosphere, the third layer of the atmosphere.

Prior to the Tonga eruption, the largest known volcanic plume in the satellite era came from Mount Pinatubo, which spewed ash and aerosols up to 35 kilometers (22 miles) into the air above the Philippines in 1991. The Tonga plume was 1.5 times the height of the Pinatubo plume.

“The intensity of this event far exceeds that of any storm cloud I have ever studied,” said Kristopher Bedka, an atmospheric scientist at NASA Langley who specializes in studying extreme storms. “We are fortunate that it was viewed so well by our latest generation of geostationary satellites and we can use this data in innovative ways to document its evolution.”

Hình ảnh động ở trên cho thấy cái nhìn lập thể của chùm phun trào Tonga khi nó thăng hoa, phát triển và phân tán trong khoảng thời gian 13 giờ vào ngày 15 tháng 1 năm 2022. Hình ảnh động được tạo ra từ các quan sát hồng ngoại thu được cứ sau 10 phút bởi GOES-17 và Himawari-8. Theo những quan sát này, vụ nổ ban đầu nhanh chóng bốc lên từ bề mặt đại dương 58 km trong khoảng 30 phút. Ngay sau đó, một xung thứ cấp tăng lên trên 50 km (31 dặm), và sau đó tách ra thành ba mảnh.

Các nhà khoa học khí quyển thường tính toán độ cao của đám mây bằng cách sử dụng các công cụ hồng ngoại để đo nhiệt độ đám mây và sau đó so sánh nó với một mô hình mô phỏng nhiệt độ và độ cao. Tuy nhiên, phương pháp này dựa trên giả định rằng nhiệt độ giảm ở độ cao lớn hơn – điều này đúng trong tầng đối lưu, nhưng không nhất thiết ở lớp giữa và lớp trên của khí quyển. Các nhà khoa học cần một cách khác để tính chiều cao: hình học.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai nằm ở Thái Bình Dương, khoảng giữa Himawari 8, trong quỹ đạo địa tĩnh ở 140,7 ° kinh độ Đông và GOES-17, trong quỹ đạo địa tĩnh ở 137,2 ° Tây. Konstantin Khlobenkov, một nhà khoa học thuộc nhóm NASA Langley, giải thích: “Từ hai góc vệ tinh, chúng tôi có thể tái tạo hình ảnh ba chiều của các đám mây.

15 tháng 1 năm 2022

Chuỗi hình ảnh tĩnh này từ GOES-17 hiển thị cột trong các giai đoạn khác nhau vào ngày 15 tháng 1. Hãy chú ý cách các phần dài hơn của chùm lông trong tầng bình lưu và tầng trung lưu đổ bóng lên các phần bên dưới.

Khlopenkov và Bedka đã sử dụng một kỹ thuật ban đầu được thiết kế để nghiên cứu những cơn giông dữ dội xuyên qua tầng bình lưu. Thuật toán của họ so khớp các quan sát đồng thời của cùng một cảnh quan đám mây từ hai vệ tinh, sau đó sử dụng phương pháp soi nổi để tạo cấu hình 3D của các đám mây đang lên. (Điều này tương tự như cách bộ não con người nhìn mọi thứ trong không gian ba chiều bằng cách sử dụng hình ảnh từ hai mắt của chúng ta.) Khlobenkov sau đó xác minh các phép đo lập thể bằng cách sử dụng bóng chiều dài được tạo bởi những chùm cao trên những đám mây tro rộng bên dưới. Họ cũng so sánh các phép đo của họ với phân tích mô hình GEOS-5 của NASA để xác định độ cao cục bộ của tầng bình lưu và tầng đối lưu vào ngày đó.

đầu cột thang máy Gần như ngay lập tức do điều kiện cực kỳ khô trong khí quyển. Tuy nhiên, một tán tro và khí rải rác trong tầng bình lưu Ở độ cao khoảng 30 km (20 dặm), cuối cùng nó có diện tích 157.000 km vuông (60.000 dặm vuông), lớn hơn cả bang Georgia.

Khlobinkov nói: “Khi vật chất núi lửa tăng đến độ cao này trong tầng bình lưu, nơi gió không mạnh, tro núi lửa, lưu huỳnh điôxít, điôxít cacbon và hơi nước có thể được vận chuyển khắp Trái đất. Trong vòng hai tuần, khối vật chất núi lửa chính trôi nổi trên toàn cầu, được quan sát bởi Cloud-Aerosol Lidar và Quan sát vệ tinh đường dẫn hồng ngoại (CALIPSO), cũng như mảng lập bản đồ cấu trúc và ôzôn trên vệ tinh Suomi-NPP.

Nhà khoa học khí quyển Ghassan Taha thuộc Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA cho biết các sol khí từ chùm tia vẫn tồn tại trong tầng bình lưu khoảng một tháng sau vụ phun trào và có thể tồn tại trong một năm hoặc hơn. Khí thải núi lửa có thể ảnh hưởng đến Thời tiết địa phương và khí hậu toàn cầu. Tuy nhiên, Taha lưu ý, hiện tại không có khả năng rằng chùm tia Tonga sẽ có tác động khí hậu đáng kể vì nó chứa ít lưu huỳnh điôxít – khí thải từ núi lửa gây ra sự nguội lạnh – nhưng lại chứa nhiều hơi nước, đây là một sự gia tăng ấn tượng.

Bidka nói: “Sự kết hợp giữa sức nóng núi lửa và độ ẩm lớn từ đại dương đã khiến cho vụ phun trào này chưa từng có. “Ngọn núi lửa bốc lên cao gấp 2,5 lần so với bất kỳ cơn giông bão nào mà chúng tôi từng thấy và gây ra vụ phun trào Lượng sét đáng kinh ngạc. Đây là điều làm cho điều này trở nên quan trọng từ góc độ khí tượng học ”.

Hình ảnh và video của Đài quan sát Trái đất của NASA do Joshua Stevens thực hiện, sử dụng dữ liệu được cung cấp bởi Christopher Bedka và Konstantin Khlobinkov / Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA, và hình ảnh GOES-17 do NOAA, Vệ tinh Môi trường Quốc gia và Dịch vụ Dữ liệu và Thông tin (NESDIS) cung cấp. Câu chuyện của Sophie Bates, Nhóm Tin tức Khoa học Trái đất của NASA, với Mike Karlowicks.