La pluma Hunga Tonga-Hunga Ha’apai se comportó como una megatormenta que se elevó 58 kilómetros en la atmósfera.

Cuando un volcán submarino hizo erupción cerca de la pequeña isla deshabitada de Gente del sur de Ha’apai en enero de 2022, dos satélites meteorológicos se posicionaron de manera única para observar la altura y el ancho de la pluma. Juntos capturaron lo que probablemente sea el penacho más alto en el registro satelital.

científicos de[{» 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.”

La animación anterior muestra una vista estéreo de la columna de la erupción de Tonga a medida que ascendía, evolucionaba y se dispersaba durante 13 horas el 15 de enero de 2022. La animación se construyó a partir de observaciones infrarrojas adquiridas cada 10 minutos por GOES-17 y Himawari-8. Según Según estas observaciones, la explosión inicial se elevó rápidamente desde la superficie del océano a 58 kilómetros en unos 30 minutos. Poco después, un pulso secundario se elevó por encima de los 50 kilómetros (31 millas) y luego se dividió en tres partes.

Por lo general, los científicos atmosféricos calculan la altura de las nubes utilizando instrumentos infrarrojos para medir la temperatura de una nube y luego comparándola con simulaciones de modelos de temperatura y altitud. Sin embargo, este método se basa en la suposición de que las temperaturas disminuyen a mayor altitud, lo cual es cierto en la troposfera, pero no necesariamente en la troposfera. capas media y alta de la atmosfera. Los científicos necesitaban un método diferente para calcular la altura: la geometría.

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai se encuentra en el Océano Pacífico aproximadamente a mitad de camino entre Himawari-8, que se encuentra en órbita geoestacionaria a una longitud de 140,7° Este, y GOES-17, que se encuentra en órbita geoestacionaria a 137,2° Oeste. «Desde los dos ángulos de los satélites, pudimos recrear una imagen tridimensional de las nubes», explicó Konstantin Khlopenkov, científico del equipo Langley de la NASA.

15 de enero de 2022

Esta secuencia de imágenes fijas del GOES-17 muestra el penacho en varias etapas el 15 de enero. Observe cómo las partes superiores de la pluma en la estratosfera y la mesosfera proyectan sombras sobre las partes inferiores.

Khlopenkov y Bedka utilizaron una técnica que diseñaron originalmente para estudiar las tormentas severas que penetran en la estratosfera. Su algoritmo combina observaciones simultáneas de la misma escena de nubes desde dos satélites y luego utiliza la estereoscopia para construir un perfil tridimensional de nubes altas. (Esto es similar a la forma en que el cerebro humano percibe las cosas en tres dimensiones usando dos imágenes de nuestros ojos). Khlopenkov luego verificó las medidas estereoscópicas usando la longitud de las sombras que las columnas más altas proyectan sobre las amplias nubes de ceniza debajo. También compararon sus medidas con un análisis del modelo GEOS-5 de la NASA para determinar la altura local de la estratosfera y la troposfera ese día.

La parte superior de la pluma sublimado casi inmediatamente debido a las condiciones extremadamente secas en la mesosfera. Sin embargo, un paraguas de ceniza y gas se esparció en el estratosfera a una altitud de unos 30 kilómetros (20 millas), cubriendo un área de 157 000 kilómetros cuadrados (60 000 millas cuadradas), más grande que el estado de Georgia.

«Cuando el material volcánico llega tan alto en la estratosfera, donde los vientos no son tan fuertes, las cenizas volcánicas, el dióxido de azufre, el dióxido de carbono y el vapor de agua pueden transportarse por toda la Tierra», dijo Khlopenkov. En dos semanas, la columna principal de material volcánico dio la vuelta al mundo, según lo observado por los satélites Cloud-Aerosol Lidar y Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), así como por Ozone Mapping and Profiler Suite en el satélite Suomi-NPP.

Los aerosoles de la columna persistieron en la estratosfera durante casi un mes después de la erupción y podrían permanecer durante un año o más, dijo el científico atmosférico Ghassan Taha del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Las emisiones volcánicas pueden afectar potencialmente clima local y clima global. Sin embargo, Taha señaló que actualmente parece poco probable que la pluma de Tonga tenga efectos climáticos significativos porque tenía un bajo contenido de dióxido de azufre, la emisión volcánica que causa el enfriamiento, pero un alto contenido de vapor de agua, lo que explica su impresionante altura.

“La combinación del calor volcánico y la cantidad de humedad sobrecalentada del océano hizo que esta erupción no tuviera precedentes. Fue como hipercombustible para una megatormenta”, dijo Bedka. “El penacho era 2,5 veces más grande que cualquier tormenta que hayamos observado, y la erupción generó un increíble cantidad de rayos. Eso es lo que lo hace significativo desde un punto de vista meteorológico”.

Imágenes y video de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens, utilizando datos cortesía de Kristopher Bedka y Konstantin Khlopenkov/NASA Langley Research Center, e imágenes GOES-17 cortesía de NOAA y el Servicio Nacional de Información, Datos y Satélites Ambientales (NESDIS) . Historia de Sofie Bates, Equipo de Noticias de Ciencias de la Tierra de la NASA, con Mike Carlowicz.