汤加火山的巨大羽流已到达平均海洋 – 进入大气层 38 英里

来自 Honga Tonga – Hong Hapai 的羽流就像一场巨大的雷暴，冲入大气层 58 公里（38 英里）。

当一座水下火山在一个无人居住的小岛附近爆发时 Honga Tonga – Hong Happi 2022 年 1 月，两颗气象卫星定位独特，用于监测竖井的高度和宽度。 他们一起捕获了可能是卫星记录中最高的列。

科学家在[{” 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.”

上面的动画显示了汤加喷发羽流在 2022 年 1 月 15 日的 13 小时内上升、演化和扩散的立体视图。动画是根据 GOES-17 和每 10 分钟获得的红外观测结果生成的。 Himawari-8. 根据这些观察，最初的爆炸在大约 30 分钟内迅速从海面上升到 58 公里。 此后不久，二次脉冲上升到 50 公里（31 英里）以上，然后分成三段。

大气科学家通常使用红外仪器计算云高以测量云温度，然后将其与温度和高度的模型模拟进行比较。 然而，这种方法是基于温度在较高海拔下降的假设——这在对流层是正确的，但不一定在 大气层的中上层. 科学家们需要一种不同的方法来计算高度：几何。

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai 位于太平洋中部，位于东经 140.7° 地球静止轨道上的 Himawari 8 和西经 137.2° 地球静止轨道上的 GOES-17 之间。 “从两个卫星角度，我们能够重建云的三维图像，”美国宇航局兰利团队的科学家康斯坦丁·赫洛本科夫解释说。

2022 年 1 月 15 日

来自 GOES-17 的这一系列静止图像显示了 1 月 15 日不同阶段的柱子。 注意平流层和中间层羽流的较长部分如何在较低部分投下阴影。

Khlopenkov 和 Bedka 使用了一种最初设计用于研究穿透平流层的强烈雷暴的技术。 他们的算法匹配两颗卫星对同一云景观的同时观测，然后使用立体镜创建上升云的 3D 轮廓。 （这类似于人类大脑使用我们两只眼睛的图像在三个维度上看待事物的方式。）然后，赫洛本科夫使用高羽在下方宽阔的灰云上投射的长度阴影验证了立体测量。 他们还将他们的测量结果与 NASA 的 GEOS-5 模型分析进行了比较，以确定当天平流层和对流层的局部高度。

列的顶部 电梯 由于大气中极其干燥的条件，几乎立即发生。 然而，一层灰烬和气体散落在 平流层 在海拔约 30 公里（20 英里）处，最终占地 157,000 平方公里（60,000 平方英里），比乔治亚州还大。

赫洛宾科夫说：“当火山物质在平流层上升到风不强的这个高度时，火山灰、二氧化硫、二氧化碳和水蒸气就可以输送到整个地球。” 云气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测 (CALIPSO) 以及 Suomi-NPP 卫星上的臭氧和剖面测绘阵列观测到，在两周内，主要的火山物质羽流漂浮在全球各地。

美国宇航局戈达德太空飞行中心的大气科学家加桑·塔哈说，火山喷发后的气溶胶在平流层中持续存在大约一个月，并且可能会持续一年或更长时间。 火山排放会影响 当地天气和全球气候. 然而，Taha 指出，目前汤加羽流不太可能对气候产生重大影响，因为它的二氧化硫含量低（导致冷却的火山排放物）但水蒸气含量高，这是一个令人印象深刻的上升。

“火山热和来自海洋的大量水分相结合，使这次喷发史无前例。这就像一场大规模雷暴的过量燃料，”比德卡说。 “火山的羽流比我们见过的任何雷暴高 2.5 倍，并导致了喷发 数量惊人的闪电. 从气象学的角度来看，这就是它的重要性所在。”

Joshua Stevens 使用 Christopher Bedka 和 Konstantin Khlobinkov/NASA Langley 研究中心提供的数据，以及 NOAA、国家环境卫星和数据和信息服务 (NESDIS) 提供的 GOES-17 图像，由 Joshua Stevens 提供的 NASA 地球观测站图像和视频。 NASA 地球科学新闻团队 Sophie Bates 与 Mike Karlowicks 的故事。