Der Vulkanausbruch von Tonga im Januar erzeugte laut Wissenschaftlern die stärksten aufgezeichneten Wellen eines Vulkans seit dem Ausbruch des Krakatau im Jahr 1883.
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, ein Unterwasservulkan im Südpazifik, erzeugte bei seinem Ausbruch am 15. Januar Schallwellen, die bis in das 6.200 Meilen entfernte Alaska zu hören waren.
Forscher sagen, dass der Ausbruch dem Krakatau „auf Augenhöhe“ entsprach und die größte Explosion war, die jemals von modernen geophysikalischen Geräten aufgezeichnet wurde.
Es war deutlich größer als jeder atmosphärische Atombombentest, jede Meteoritenexplosion und jeder Vulkanausbruch in der Geschichte, einschließlich Mt. St. Helens im Jahr 1980 und Pinatubo im Jahr 1991.
Kurz bevor die Nacht Tonga erreichte, sandte der Ausbruch (unten links) atmosphärische Wellen rund um den Globus. Radaruntersuchungen vor und nach dem Ausbruch in diesem Monat zeigen, dass nur noch kleine Teile von zwei tongaischen Inseln oberhalb des Vulkans übrig sind – Hunga Tonga und Hunga Ha’apai
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, ein Unterwasservulkan im Südpazifik, spuckte bei seinem Ausbruch im Januar Trümmer bis zu 25 Meilen in die Atmosphäre
Barometerwerte zeigen, dass der Vulkan eine Druckwelle erzeugte, die innerhalb von sechs Tagen viermal um die Welt reiste – ungefähr so viel wie für Krakatau.
Die Forscher entnahmen die Krakatau-Schätzungen aus Barometerwerten – mechanischen Aufzeichnungsgeräten, die den atmosphärischen Druck messen – die vom Krakatau-Komitee der Royal Society für einen 1888 veröffentlichten Bericht zusammengestellt wurden.
Hörbare Geräusche des Tonga-Ausbruchs wurden in 6.200 Meilen (10.000 km) Entfernung in Alaska gemeldet, verglichen mit 3.000 Meilen (4.800 km) Entfernung vor 140 Jahren, als der Krakatau ausbrach.
An der von der University of California geleiteten Forschung war ein Team von 76 Wissenschaftlern aus 17 Nationen beteiligt, die die atmosphärischen Wellen der Eruption auf der Grundlage von Daten von boden- und weltraumgestützten Instrumenten untersuchten.
Die Druckwelle wurde auf ihrem Weg um den Planeten von atmosphärischen Aufzeichnungsgeräten an der University of Reading sowie Hunderten anderer Überwachungspunkte erfasst.
“Die Überprüfung der Daten von Aufzeichnungsgeräten hat das schiere Ausmaß dieser einmaligen Eruption offenbart, die jede zuvor aufgezeichnete Explosion, die von Menschen oder Natur verursacht wurde, in den Schatten stellte”, sagte Studienautor Professor Giles Harrison, Atmosphärenphysiker an der University of Reading .
“Aufgrund der enormen und weitreichenden Auswirkungen, die von den Ozeanen bis in die obere Atmosphäre zu beobachten sind, wird der Ausbruch zwangsläufig jahrzehntelang untersucht, um die Vorhersagemodelle zu verbessern.”
Laut den Autoren waren die erzeugten atmosphärischen Wellen vergleichbar mit denen der größten Atomexplosion aller Zeiten, der Zarenbombe im Jahr 1961, dauerten jedoch viermal länger.
“Dieses atmosphärische Wellenereignis war in der modernen geophysikalischen Aufzeichnung beispiellos”, sagte Hauptautor Robin Matoza, außerordentlicher Professor am Department of Earth Science der UC Santa Barbara.
Diese Grafik zeigt die globale Verteilung der in dieser neuen Studie verwendeten geophysikalischen Aufzeichnungssensoren
Die Insel Hunga Tonga-Hunga Haʻapai wurde durch den Vulkanausbruch im Januar zerstört und hinterließ zwei kleine Restinseln.
Vor der Explosion wurden die unbewohnten Zwillingsinseln Hunga Tonga und Hunga Ha’apai durch einen Vulkankegel zu einer Landmasse verschmolzen.
Hunga Tonga und Hunga Ha’apai sind selbst Überreste des nördlichen und westlichen Randes der Caldera des Vulkans – der Mulde, die sich kurz nach der Entleerung einer Magmakammer bildet.
Forscher glauben, dass ein erster Ausbruch den Hauptschlot des Vulkans unter den Meeresspiegel versenkt hat, was die massive Explosion am folgenden Tag auslöste.
Die Forscher fanden heraus, dass die dominanteste Druckwelle, die durch den Ausbruch erzeugt wurde, die Lamb-Welle war, eine Art Welle, die nach ihrem Entdecker von 1917, dem englischen Mathematiker Horace Lamb, benannt wurde.
Lambwellen sind longitudinale Druckwellen, ähnlich wie Schallwellen, aber von besonders niedriger Frequenz.
“Lammwellen sind selten”, sagte Studienautor David Fee, Direktor des Wilson Alaska Technical Center am University of Alaska Fairbanks Geophysical Institute.
„Wir haben nur sehr wenige qualitativ hochwertige Beobachtungen von ihnen. Durch das Verständnis der Lamb-Welle können wir die Quelle und den Ausbruch besser verstehen.
“Es steht in Verbindung mit der Tsunami- und Vulkanfahnenbildung und hängt wahrscheinlich auch mit dem höherfrequenten Infraschall und den akustischen Wellen des Ausbruchs zusammen.”
Nach dem Ausbruch wanderten Lamb-Wellen entlang der Erdoberfläche und umkreisten den Planeten viermal in einer Richtung und dreimal in der entgegengesetzten Richtung, fanden die Autoren heraus.
Dies war dasselbe, was Wissenschaftler beim Krakatau-Ausbruch von 1883 beobachteten.
Der Ausbruch des Hunga Tonga-Hunga Ha’apai am 15. Januar verursachte viele Effekte, wie atmosphärische Wellen, extreme Winde und ungewöhnliche elektrische Ströme, die auf der ganzen Welt und sogar im Weltraum zu spüren waren
Der Ausbruch vom 15. Januar war so stark, dass er bis nach Alaska gehört werden konnte und einen Tsunami verursachte, der die Küsten rund um den Pazifik überschwemmte
Lamb-Wellen erreichten auch die Ionosphäre der Erde (wo die Erdatmosphäre auf den Weltraum trifft) und stiegen mit 700 Meilen pro Stunde auf eine Höhe von etwa 280 Meilen auf.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen den Berichten über Hungas Lamb-Wellen und Krakatoas ist die Menge und Qualität der Daten, die Wissenschaftler sammeln konnten.
“Wir haben mehr als ein Jahrhundert an Fortschritten in der Instrumententechnologie und der globalen Sensordichte”, sagte Matoza.
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai formte sich nach einem Unterwasserausbruch, der im Dezember 2014 im tongaischen Archipel begann, zu einer einzigen Landmasse (hier abgebildet im Jahr 2019).
“Das Hunga-Ereignis 2022 lieferte also einen beispiellosen globalen Datensatz für ein Explosionsereignis dieser Größe.”
Wissenschaftler stellten andere Erkenntnisse über atmosphärische Wellen des Ausbruchs fest, darunter bemerkenswerten Infraschall mit großer Reichweite – Geräusche mit zu niedriger Frequenz, um von Menschen gehört zu werden.
Infraschall kam nach der Lamb-Welle und wurde von hörbaren Geräuschen in einigen Regionen als wiederholte Booms gefolgt.
Aber die Experten sagen, dass Standard-Sound-Modelle nicht erklären können, wie sich hörbare Geräusche mehr als 6.000 Meilen nach Alaska ausbreiteten.
“Es gibt eine lange Liste möglicher Folgestudien, die die vielen verschiedenen Aspekte dieser Signale detaillierter untersuchen”, sagte Matoza.
„Als Gemeinschaft werden wir jahrelang weiter an dieser Veranstaltung arbeiten.“
Die Ergebnisse wurden in zwei Artikeln in der Zeitschrift Science veröffentlicht.