Неуловимая атмосферная волна обнаружена во время извержения вулкана Тонга
Катастрофическое извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в 2022 году вызвало особую атмосферную волну, которую не удавалось обнаружить в течение последних 85 лет. Исследователи из Гавайского университета в Маноа, Японского агентства морских наук и технологий Земли (JAMSTEC) и Киотского университета, опираясь на современные данные наблюдений и компьютерное моделирование, обнаружили существование волн Пекериса – колебаний атмосферного давления, которые были теоретически обоснованы в 1937 году, но до сих пор не были доказаны. Исследование было опубликовано в журнале Journal of Atmospheric Sciences.
Извержение в южной части Тихого океана в начале этого года вызвало, вероятно, самый мощный взрыв, который мир пережил со времен знаменитого извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году. Быстрое высвобождение энергии вызвало волны давления в атмосфере, которые быстро распространились по всему миру.
Структура атмосферных волн вблизи места извержения была довольно сложной, но за тысячи километров от места извержения возмущения были вызваны изолированным волновым фронтом, распространявшимся по горизонтали со скоростью более 650 миль в час по мере своего распространения. Возмущения атмосферного давления, связанные с начальным волновым фронтом, были четко видны на тысячах барометрических записей по всему миру.
“Такое же поведение наблюдалось после извержения Кракатау, и физическая теория этой волны была разработана в начале 20 века английским ученым Хорасом Лэмбом”, – рассказывает Кевин Гамильтон, заслуженный профессор атмосферных наук в Школе наук и технологий об океане и Земле UH Mānoa. – Эти движения теперь известны как волны Лэмба. В 1937 году американо-израильский математик и геофизик Хаим Пекерис расширил теоретическую трактовку Лэмба и пришел к выводу, что второе волновое решение с меньшей горизонтальной скоростью также должно быть возможным. Пекерис пытался найти подтверждение своей более медленной волны в наблюдениях за давлением после извержения Кракатау, но не смог предоставить убедительных доказательств”.
Ученые применили широкий спектр доступных в настоящее время инструментов, включая наблюдения с геостационарных спутников, компьютерное моделирование и чрезвычайно плотные сети наблюдения за атмосферным давлением, чтобы успешно идентифицировать волну Пекериса в атмосфере после извержения Тонга.
Ведущий автор, Синго Ватанабе, заместитель директора Исследовательского центра моделирования окружающей среды при Японском агентстве по морским наукам и технологиям Земли, провел компьютерное моделирование реакции на извержение Тонга.
“Когда мы изучили компьютерное моделирование и наблюдали импульсы по всему бассейну Тихого океана, мы обнаружили, что более медленный волновой фронт можно было наблюдать на обширных территориях и что его свойства соответствовали тем, которые были предсказаны Пекерисом почти век назад”, – пояснил Гамильтон.