トンガの火山噴火で発生した大気重力波が宇宙の果てまで届く(Powerful Tonga volcano eruption triggered atmospheric gravity waves reaching the edge of space)

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1月のフンガ・トンガ・ハアパイの噴火は、観測科学的にもユニークで、地球上に反響する波が発生し、電離層まで100kmにも達した。 Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption in January was unique in observed science, creating waves that reverberated around Earth, reaching 100km into the ionosphere.

2022-06-30 バース大学


Image courtesy of NOAA and the National Environmental Satellite, Data, and Information Service (NESDIS).

2022年1月15日に発生したフンガ・トンガ・ハアパイ海底火山の噴火は、現代で最も爆発的な火山現象の一つであることが、新しい研究によって確認されました。
この研究は、広範な衛星データと地上での観測を組み合わせ、この噴火がその規模と速度、そして高速で動く重力波と大気波の発生範囲において、観測科学上ユニークであることを示したものである。
2021年12月に始まった一連の小規模な噴火に続いて、今年1月15日にフンガトンガは噴火し、地表から50km以上にわたって垂直な噴煙を上げた。噴煙の中の水と高温の火山灰から放出される熱は、その後12時間にわたって地球上の最大の重力波の発生源となりました。また、衛星観測によると、この噴火は波紋のような重力波を発生させ、太平洋盆地全体に広がっていることが分かりました。
この噴火によって引き起こされた大気中の波は、少なくとも6回地球を回り、理論上の最大速度に近い、これまで大気中で見られた中で最も速い、秒速320m(時速720マイル)の速度に達しました。一つの現象がこれほど広い領域を支配したことは、観測記録としては異例であり、将来の大気気象・気候モデルの改良に役立つと論文の著者は述べています。

<関連情報>

フンガトンガ・ハアパイ噴火による地表から宇宙への大気波の観測 Surface-to-space atmospheric waves from Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption

Corwin J. Wright,Neil P. Hindley,M. Joan Alexander,Mathew Barlow,Lars Hoffmann,Cathryn N. Mitchell,Fred Prata,Marie Bouillon,Justin Carstens,Cathy Clerbaux,Scott M. Osprey,Nick Powell,Cora E. Randall & Jia Yue
Nature  Published:30 June 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-022-05012-5

この原稿は、その成果をいち早く知っていただくために、未編集版を提供しています。最終的な出版前に、この原稿はさらに編集される予定です。内容に影響を与える誤りがある可能性があり、すべての法的免責事項が適用されることをご了承ください。
We are providing an unedited version of this manuscript to give early access to its findings. Before final publication, the manuscript will undergo further editing. Please note there may be errors present which affect the content, and all legal disclaimers apply.

Abstract

The January 2022 Hunga Tonga–Hunga Haʻapai eruption was one of the most explosive volcanic events of the modern era1,2, producing a vertical plume which peaked > 50km above the Earth3. The initial explosion and subsequent plume triggered atmospheric waves which propagated around the world multiple times4. A global-scale wave response of this magnitude from a single source has not previously been observed. Here we show the details of this response, using a comprehensive set of satellite and ground-based observations to quantify it from surface to ionosphere. A broad spectrum of waves was triggered by the initial explosion, including Lamb waves5,6 propagating at phase speeds of 318.2±6 ms-1 at surface level and between 308±5 to 319±4 ms-1 in the stratosphere, and gravity waves7 propagating at 238±3 to 269±3 ms-1 in the stratosphere. Gravity waves at sub-ionospheric heights have not previously been observed propagating at this speed or over the whole Earth from a single source8,9. Latent heat release from the plume remained the most significant individual gravity wave source worldwide for >12 hours, producing circular wavefronts visible across the Pacific basin in satellite observations. A single source dominating such a large region is also unique in the observational record. The Hunga Tonga eruption represents a key natural experiment in how the atmosphere responds to a sudden point-source-driven state change, which will be of use for improving weather and climate models.

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