Используя изображения, полученные со спутников, исследователи из факультета физики и космического пространства Оксфордского университета подтвердили, что извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в январе 2022 года произвело самый высокий из когда-либо зарегистрированных шлейфов. Колоссальное извержение также является первым непосредственно наблюдаемым прорывом в мезосферный слой атмосферы. Результаты были опубликованы сегодня в журнале Science.

15 января 2022 года произошло сильное извержение подводного вулкана Хунга Тонга–Хунга Хаапай на архипелаге Тонга в южной части Тихого океана. Взрыв был одним из самых мощных, когда-либо наблюдавшихся, вызвав ударные волны по всему миру и вызвав разрушительные цунами, которые оставили тысячи людей без крова. В атмосферу был выброшен огромный столб пепла и воды, но до сих пор ученым не хватало точного способа измерить, насколько он был высок.

Обычно высоту вулканического шлейфа можно оценить, измерив температуру, зарегистрированную на вершине с помощью инфракрасных спутников, и сравнив ее с эталонным вертикальным профилем температуры. Это связано с тем, что в тропосфере (первом и самом нижнем слое земной атмосферы) температура снижается с высотой. Но если извержение настолько велико, что шлейф проникает в следующий слой атмосферы (стратосферу), этот метод становится неоднозначным, поскольку температура снова начинает повышаться с высотой (из-за того, что озоновый слой поглощает солнечное ультрафиолетовое излучение).

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи использовали новый метод, основанный на явлении, называемом "эффектом параллакса". Это очевидная разница в положении объекта при просмотре с нескольких точек зрения. Вы можете убедиться в этом сами, закрыв правый глаз и вытянув одну руку с поднятым вверх большим пальцем. Если вы затем переключите глаза так, чтобы ваш левый был закрыт, а правый открыт, ваш большой палец будет казаться слегка смещенным на заднем плане. Измеряя это видимое изменение положения и комбинируя его с известным расстоянием между вашими глазами, вы можете рассчитать расстояние до вашего большого пальца.

Местоположение вулкана Тонга освещается тремя геостационарными метеорологическими спутниками, поэтому исследователи смогли применить эффект параллакса к полученным ими аэрофотоснимкам. Важно отметить, что во время самого извержения спутники записывали изображения каждые 10 минут, что позволило задокументировать быстрые изменения траектории шлейфа.

Результаты показали, что шлейф достиг высоты 57 километров в своей наибольшей протяженности. Это значительно выше, чем у предыдущих рекордсменов: извержение горы Пинатубо на Филиппинах в 1991 году (40 км в самой высокой точке) и извержение Эль-Чичона в Мексике в 1982 году (31 км). Это также делает шлейф первым наблюдательным свидетельством извержения вулкана, выбрасывающего материал через стратосферу непосредственно в мезосферу, которое начинается примерно в 50 км над поверхностью Земли.

Ведущий автор доктор Саймон Прауд (Оксфордский университет, RAL Space и Национальный центр наблюдения Земли) сказал: "Это экстраординарный результат, поскольку мы никогда раньше не видели облака такого типа такой высоты. Кроме того, возможность оценить высоту так, как мы это сделали (используя метод параллакса), возможна только теперь, когда у нас хорошее спутниковое покрытие. Это было бы невозможно десять лет назад или около того".

Оксфордские исследователи теперь намерены создать автоматизированную систему для вычисления высот вулканических шлейфов с использованием метода параллакса. Соавтор доктор Эндрю Прата из подотдела физики атмосферы, океанов и планет добавил: "Мы также хотели бы применить этот метод к другим извержениям и разработать набор данных о высоте шлейфа, который может быть использован вулканологами и учеными-атмосферистами для моделирования рассеивания вулканического пепла в атмосфере. Дальнейшие научные вопросы, которые мы хотели бы понять, заключаются в следующем: почему шлейф Тонга поднялся так высоко? Каковы будут последствия этого извержения для климата? И из чего именно состоял этот шлейф?"

Помимо Оксфордского университета, в исследовании также приняли участие Лаборатория Резерфорда Эпплтона и Национальный центр наблюдения Земли в Харуэлле, а также Мюнхенский университет прикладных наук. Статья "Извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в январе 2022 года достигло мезосферы" опубликована в журнале Science.