15 января на вулкане Хунга-Тонга разразилась магматическая гроза, которая вызвала атмосферные потрясения по всему миру. Пепел, соль и твердые частицы неслись в восходящих столбах через стратосферу, мезосферу и вплоть до 58 километров над Землей. В течение нескольких часов 400 000 изрядных осветительных болтов освещали воздушный химический суп.
Пыль от Хунга-Тонга распространилась на запад и достигла Австралии 18-20 января. 21-22 января проливные дожди размыли главную железнодорожную линию и дороги в центральной Австралии. В течение следующих нескольких недель дожди размочили землю в некоторых районах Квинсленда и Нового Южного Уэльса. К 15 февраля остатки вулканической пыли, обогнувшие Землю, снова вернулись, создавая над Австралией насыщенные красные закаты. Через неделю или около того после этого дождевые бомбы обрушились на юго-восточный Квинсленд и прошли на юг через Новый Южный Уэльс до Сиднея.
Большая неизвестность заключается в том, что вулкан Хунга-Тонга выбросил водяной пар, соль и пыль невероятно высоко - почти слишком высоко. Аэрозоли находятся намного выше тропосферы, где выпадают осадки, и часть этого плавающего пепла все еще была слишком высоко, даже когда он вернулся на второй круг Земли на высоте 25 км над уровнем моря. С другой стороны, некоторые частицы выпадут быстрее других, другие будут высокозаряженными и, возможно, новыми образованиями, созданными в чудовищной грозе молний над вулканом, а некоторые пепел и частицы будут выброшены на более низких высотах.
Этот пост был вдохновлен Дженнифер Марохази, которая отметила, что слабые условия Ла-Нины не объясняют наводнения в Австралии в этом году. Она задалась вопросом, не вызваны ли недавние австралийские дожди аэрозолями из Хунга-Тонга, и описала в научных работах связь дождей с прошлыми извержениями: после того, как "Эль-Чичон изверг 20 миллионов тонн аэрозолей в стратосферу в 1982 году, Гонконг зафиксировал очень сильные дожди, когда пыль долетела через Тихий океан".
Вулканическая пыль пройдет над Австралией 18-20 января.
Хунга-Тонга находится на 20 градусов южнее экватора, примерно на той же широте, что и Таунсвилл в Квинсленде. Поэтому самая плотная полоса аэрозолей, кружащая вокруг Земли в западном направлении от извержения, пройдет прямо над Квинслендом.
Облако вулканической пыли двигалось на запад, появилось над Австралией 18 января и к 20 января достигло Индийского океана. По мере движения оно рассеивалось, но могло оставить след из частиц облачного посева в стратосфере над Австралией. Они, в свою очередь, будут падать и разноситься ветром, распространяясь по Южному полушарию.
Странные осадки выпали над Австралией в течение недели после прохождения пыли
21 и 22 января наводнение в засушливых районах Южной Австралии было настолько сильным, что смыло одну трансавстралийскую железнодорожную линию, а также шоссе Стюарт. И это в середине лета в районе, где редко бывают дожди. Количество осадков в некоторых районах Южной Австралии превысило норму на 400%.
Возможно, некоторые части этих водопадов находились слишком далеко на юге, а возможно, пыль просто не была достаточно низко в атмосфере в этот момент. Но 16 января наблюдались медленные поверхностные и нижние тропосферные ветры, дующие мимо частей облака Тонга на запад.
Ливень в центральной части Южной Австралии был настолько необычным, что смыл единственную трансавстралийскую железнодорожную линию "Indian Pacific", проходящую через всю страну с востока на запад.
По этой линии обычно доставляется 80% розничных товаров Западной Австралии на грузовых поездах длиной почти 2 км. Восстановление линии заняло несколько недель, а полки магазинов здесь, в Перте, до сих пор пустуют в несколько случайном порядке.
По всей Австралии дожди за весь январь были в целом сильнее, чем обычно
Обычно в центральных районах Австралии в самый жаркий месяц года выпадает очень мало осадков. Когда в пустынях выпадают большие осадки, это обычно связано с остатками циклона. На этот раз, похоже, все обстоит иначе.
И большая часть дождей, зафиксированных на этой карте, выпала после того, как пыль прошла мимо. Первые две недели января были намного суше.
Хунга-Тонга был самым высоким, самым влажным и самым сильным штормом за всю нашу жизнь
Извержение, которое достигло поразительных 58 километров в небо.
Подводный взрыв сделал Хунго Тонга совсем другим. В отличие от Пинатубо или Эль-Чичон, он не нес большой массы диоксида серы, но нес много воды. Взрыв так далеко поднялся в атмосферу, потому что он был вызван мощным расширением водяного пара, когда 20-градусная вода столкнулась с 1000-градусной магмой. Паровая колонна пронесла смесь соли, пепла и твердых частиц прямо через стратосферу в мезосферу. Это была, возможно, самая большая гроза на Земле. Поднимающаяся колонна породила феноменальные 400 000 световых ударов в течение семи часов. Этот возвышающийся электрический морок, должно быть, породил дикую смесь агрессивно заряженных частиц, причем на высоте, на которой мы их обычно не видим. Кто знает, сколько времени потребуется этим заряженным химикатам, чтобы опуститься обратно на Землю, и какие беды они могут натворить по пути?
Лидар показал, что сульфаты и аэрозоли снова появились над Австралией 15 февраля:
Аэрозоли все еще находятся очень высоко, далеко в стратосфере:
"[Он] показывает нам, что это, вероятно, в основном сульфатные аэрозоли (возможно, немного вулканического пепла) высотой около 25 км в стратосфере, расположенные намного выше тропосферы, где находятся облака", - говорит доктор Таппер [из Natural Hazards Consulting].
После первоначального взрыва шлейф кружит в атмосфере, слишком высоко, чтобы повлиять на нашу повседневную погоду, но добавляет красное свечение восходам и закатам. В настоящее время шлейф совершил первый полный оборот вокруг земного шара и на этой неделе снова пронесся над Австралией.
"Вот почему мы видели эти действительно светящиеся небеса на восходе и закате", - сказал г-н [Грэм] Крид.
"Интересно то, что на закате можно увидеть метеорологический закат, когда облака меняют цвет, а когда солнце заходит за горизонт и начинает темнеть, тогда вулканический пепел засвечивается, изгибает и преломляет свет".
Эндрю Мискелли отметил дымку на спутниковых снимках над Австралией в то же самое время. Там что-то происходит, но как много мы знаем на самом деле?
Ожидается, что Хунга-Тонга не сильно охладит климат:
По последним оценкам, влияние Хунга-Тонга на охлаждение климата будет меньше, поскольку количество диоксида серы составило всего 2% от того, что было выброшено при извержении Пинатубо. Однако подводный взрыв поднялся далеко в стратосферу, почти на 40 км в высоту, поэтому эти частицы могут находиться во взвешенном состоянии в течение длительного времени.
По оценкам НАСА, в самой высокой точке шлейф достигал 58 км, прямо в мезосферу. "Высота шлейфа Тонга была в 1,5 раза больше, чем высота шлейфа Пинатубо".
"Когда вулканический материал поднимается так высоко в стратосферу, где ветры не такие сильные, вулканический пепел, диоксид серы, углекислый газ и водяной пар могут переноситься по всей Земле", - сказал Хлопенков. В течение двух недель основной шлейф вулканического материала обогнул земной шар, за чем наблюдали спутник Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), а также система картирования и профилирования озона на спутнике Suomi-NPP.
Аэрозоли из шлейфа сохранялись в стратосфере в течение почти месяца после извержения и могут оставаться там в течение года и более, сказал ученый-атмосферист Гассан Таха из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
"Сочетание вулканического тепла и количества перегретой влаги из океана сделало это извержение беспрецедентным. Это было похоже на гипертопливо для мега-грозы", - сказал Бедка. "Шлейф поднялся в 2,5 раза выше, чем любая гроза, которую мы когда-либо наблюдали, и извержение породило невероятное количество молний. Вот что делает его значительным с метеорологической точки зрения". - НАСА
Химическое воздействие извержения вулкана на климат
Без учета электрохимической дикости Хунга-Тонга.
Мы не очень хорошо понимаем химию сульфатов в климате:
Химические реакции, влияющие как на образование, так и на выведение серных аэрозолей, не до конца понятны. Трудно точно оценить, например, важно ли присутствие пепла и водяного пара для образования аэрозолей из вулканических продуктов, и являются ли высокие или низкие атмосферные концентрации химических веществ-предшественников (таких как SO2 и H2S) оптимальными для образования аэрозолей. - Википедия
Эффект охлаждения (из-за SO2) будет меньше, чем у большинства вулканов:
Извержение вулкана Тонга окажет меньшее охлаждающее воздействие на изменение климата, чем считалось ранее
Крупнейшее вулканическое извержение за последние 500 лет, извержение вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года, вызвало так называемый "Год без лета" в следующем году во многих частях мира. Произошло снижение среднегодовой температуры поверхности над тропиками и северным полушарием на 0,4-0,8°C.
Но при извержении Тамборы было выброшено 53-58 террограммов (ТГ) SO2. Спутниковые измерения извержения вулкана HTHH - который извергался много раз за последнее столетие - показали, что его вулканический пепел достиг высоты 30 километров вглубь стратосферы, а общая масса составила всего около 0,4 Тг.
....Взрывное извержение вулкана Пинатубо в 1991 году на Филиппинах привело к похолоданию примерно на 1,1 градуса по Цельсию (0,6 градуса по Цельсию), которое продолжалось почти два года. Но пепел, извергнутый в воздух вулканом Пинатубо, содержал примерно в 50 раз больше диоксида серы, чем облако, образованное вулканом Хунга Тонга.
Обычные модели вулканов не имеют предшествующего события, подобного Хунга-Тонга, на основе которого можно было бы делать прогнозы. Эффект охлаждения вполне может быть вызван солью или заряженными частицами, и кто знает, что сделает водяной пар в мезосфере?
Хунга-Тонга был подобен тротиловой бомбе мощностью от 4 до 18 мегатонн
Комментарий НАСА:
Это предварительная оценка, но мы считаем, что количество энергии, высвобожденной при извержении, было эквивалентно где-то от 4 до 18 мегатонн тротила", - сказал Гарвин, главный научный сотрудник Центра космических полетов НАСА имени Годдарда. "Это число основано на том, сколько было извлечено, насколько прочной была порода и с какой скоростью облако извержения было выброшено в атмосферу". При взрыве высвободилась механическая энергия, в сотни раз превышающая механическую энергию ядерного взрыва в Хиросиме. Для сравнения, по оценкам ученых, при взрыве вулкана Сент-Хеленс в 1980 году выделилось 24 мегатонны, а при взрыве Кракатау в 1883 году - 200 мегатонн энергии.
Большинство извержений в стиле Сурцеяна связаны с относительно небольшим количеством воды, вступающей в контакт с магмой. "Если в магму просачивается совсем немного воды, это похоже на то, как если бы вода попала на горячую сковороду. Вы получаете вспышку пара, и вода быстро сгорает", - объяснил Гарвин. "То, что произошло 15-го числа, было совсем другим. Мы не знаем почему - потому что у нас нет сейсмометров на Хунга-Тонга-Хунга-Ха'апаи, - но что-то, должно быть, ослабило твердую породу фундамента и вызвало частичный обвал северного края кальдеры. Считайте, что дно кастрюли выпало, и огромное количество воды устремилось в подземную магматическую камеру при очень высокой температуре".
Температура магмы обычно превышает 1000 градусов Цельсия; морская вода ближе к 20°C. Смешение этих двух веществ может быть невероятно взрывоопасным, особенно в замкнутом пространстве магматической камеры. "Это было не стандартное сурцевское извержение из-за большого количества воды", - говорит Гарвин. На самом деле, некоторые мои коллеги-вулканологи считают, что этот тип событий заслуживает собственного названия". Пока что мы неофициально называем его "ультра-Сурцейским" извержением".
Комментарии читателей
на нашу рассылку