In januari 2022 veroorzaakte de uitbarsting van de vulkaan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai schokgolven tot in de thermosfeer, waardoor ons begrip van de interacties tussen vulkanische verschijnselen en de aardatmosfeer op zijn kop werd gezet.
Op 15 januari 2022 vond een spectaculaire vulkaanuitbarsting plaats in de Stille Oceaan, die ons begrip van natuurkrachten op zijn kop zette. De vulkaan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai spuwde een kolom van as en gas de atmosfeer in, die een hoogte bereikte die sinds het satellietentijdperk nog nooit was waargenomen. Deze uitbarsting verstoorde niet alleen de oceanen en de lagere atmosfeer, maar de gevolgen waren zelfs voelbaar in de thermosfeer, een gebied waar satellieten in een lage baan om de aarde cirkelen. Een dergelijk bereik is ongekend en roept veel vragen op over de onderliggende mechanismen van deze cataclysmische explosie.
Verstoringen in de thermosfeer
De uitbarsting van de vulkaan Tonga wierp een kolossale pluim van as en gas meer dan 50 kilometer de atmosfeer in. Dit fenomeen overschreed de hoogte die commerciële vliegtuigen bereiken, wat de ongekende kracht van deze uitbarsting aantoont. Wetenschappers ontdekten dat de golfeffecten van deze gebeurtenis zelfs de hoge atmosfeer bereikten. Volgens de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) strekt de thermosfeer zich uit van 85 tot 600 kilometer boven het aardoppervlak.
Deze ontdekking deed onderzoekers zich afvragen wat deze uitbarsting zo krachtig had gemaakt. Satellietgegevens van GRACE-FO en atmosferische modellen maakten het mogelijk om twee mogelijkheden te onderzoeken: Lamb-golven en primaire zwaartekrachtgolven. Vulkanische pluimen die de mesosfeer binnendringen, kunnen de vorming van deze golven veroorzaken, die op hun beurt secundaire zwaartekrachtgolven kunnen creëren die zich over de hele wereld verspreiden.
Secundaire zwaartekrachtgolven
Uit het onderzoek bleek dat secundaire zwaartekrachtgolven de belangrijkste vectoren waren van atmosferische verstoringen in de bovenste lagen. Deze golven konden zich naar boven verplaatsen en de hoogste lagen van de atmosfeer bereiken, waar satellieten in een baan om de aarde draaien. Dit is een gebied dat door de meeste vulkaanuitbarstingen niet rechtstreeks wordt beïnvloed. Het onderzoeksteam constateerde dat de snelheid en intensiteit van de secundaire zwaartekrachtgolven veel beter overeenkwamen met de satellietgegevens dan de Lamb-golven.
Hoewel Lamb-golven ongeveer 25 % van deze verstoringen veroorzaakten, kwam de grootste bijdrage van zwaartekrachtgolven. De vergelijking tussen de simulaties en de waarnemingen suggereert dat de secundaire zwaartekrachtgolven die door GRACE-FO werden waargenomen, consistent waren met de verstoringen van de thermosferische dichtheid. Dit toont aan dat de uitbarsting van Tonga een enorme schokgolf heeft veroorzaakt die een aanzienlijke impact heeft gehad op de bovenste atmosfeer.
Implicaties voor wetenschap en technologie
Deze uitbarsting benadrukt de aanzienlijke impact die gebeurtenissen aan het aardoppervlak kunnen hebben op de bovenste lagen van de atmosfeer. Deze ontdekkingen hebben belangrijke implicaties voor essentiële technologieën zoals communicatie en weersvoorspellingen. Wanneer een vulkaanuitbarsting van een dergelijke omvang plaatsvindt, kan deze niet alleen natuurlijke systemen verstoren, maar ook technologische infrastructuren die afhankelijk zijn van de stabiliteit van de aardatmosfeer.
Inzicht in deze interacties is van cruciaal belang om de mogelijke gevolgen voor satellieten en communicatiesystemen te kunnen voorspellen en beperken. Bovendien maakt dit de weg vrij voor verder onderzoek naar de invloed van extreme aardse gebeurtenissen op onze ruimteomgeving.
Het belang van verder onderzoek
De conclusies van deze studie, gepubliceerd in het tijdschrift AGU Advances, benadrukken de noodzaak om ons begrip van vulkaanuitbarstingen en hun grootschalige effecten te verdiepen. Deze gebeurtenissen blijven niet beperkt tot lokale of regionale verstoringen, maar kunnen wereldwijde gevolgen hebben. Elke nieuwe ontdekking draagt bij aan ons collectieve begrip van de aardatmosfeer en haar dynamische interactie met natuurlijke fenomenen.
Toekomstig onderzoek zou zich kunnen richten op het modelleren van de mogelijke gevolgen van vulkaanuitbarstingen voor satellieten en communicatiesystemen. Hoe beïnvloeden deze gebeurtenissen moderne technologieën? Welke mechanismen kunnen worden ingezet om deze effecten te beperken? Deze cruciale vragen staan centraal in de inspanningen om de gevolgen van vulkanische gebeurtenissen voor onze onderling verbonden wereld beter te begrijpen en te beheersen.
Gezien de omvang van de ontdekkingen in verband met de uitbarsting van de Tonga-vulkaan, is het duidelijk dat er nog veel mysteries moeten worden opgelost. Hoe kunnen we deze natuurlijke verschijnselen verder onderzoeken om ons beter voor te bereiden op onze technologische en ecologische toekomst?
