Извержение вулкана Хунга-Тонга выбросило в стратосферу более 50 миллиардов килограммов воды

Новое исследование показывает, что шлейф извержения многократно обогнул земной шар в стратосфере.

В январе этого года подводный вулкан Тонга произвел мощное извержение, крупнейшее в этом столетии. Смешение горячего вулканического материала и холодной океанской воды привело к взрыву, который послал атмосферную ударную волну по всей планете и вызвал цунами, разрушившее местные общины и достигшее Японии. Единственная часть обода кратера, выступавшая над водой, уменьшилась в размерах и разделилась на два острова. Шлейф вещества пронесся прямо через стратосферу в мезосферу на высоте более 50 км над поверхностью Земли.

Мы внимательно рассмотрели ряд прошлых вулканических извержений и изучили, как они влияют на климат. Но все эти извержения (в первую очередь извержение вулкана Пинатубо) происходили из вулканов на суше. Хунга-Тонга, возможно, является самым крупным извержением, которое когда-либо было зафиксировано под водой, и шлейф извержения содержал необычное количество водяного пара - настолько много, что он мешал спутниковым наблюдениям на некоторых длинах волн. Теперь исследователи использовали данные метеорологических аэростатов, чтобы реконструировать шлейф и проследить его продвижение во время двух кругов вокруг земного шара.

Слово дня - радиозонд, то есть небольшой комплект приборов и передатчик, который может быть поднят в атмосферу на метеорологическом шаре. Существуют сети мест, где радиозонды запускаются в рамках услуг по прогнозированию погоды; наиболее актуальные для Хунга Тонга находятся на Фиджи и в Восточной Австралии. Воздушный шар с Фиджи первым доставил приборы в шлейф извержения, сделав это менее чем через 24 часа после взрыва Хунга-Тонга.

Этот радиозонд наблюдал растущий уровень воды, поднимаясь через стратосферу с высоты 19-28 километров. Уровень воды достиг максимального значения, измеренного в верхней части этого диапазона, когда воздушный шар лопнул, положив конец измерениям. Но вскоре после этого шлейф начал появляться вдоль восточного побережья Австралии, где снова были зарегистрированы очень высокие уровни водяного пара. Вода снова достигала высоты 28 км, но в течение следующих 24 часов постепенно оседала на более низких высотах.

Поразительным было то, как много ее было. По сравнению с обычным фоновым уровнем стратосферного водяного пара, эти радиозонды регистрировали в 580 раз больше воды даже через два дня после извержения, когда шлейф успел распространиться.

Ее было так много, что она все еще выделялась, когда шлейф дрейфовал над Южной Америкой. Исследователи смогли отслеживать его в течение шести недель, следя за тем, как он распространяется, дважды обогнув Землю. Используя некоторые из этих показаний, исследователи оценили общий объем шлейфа водяного пара, а затем использовали уровни содержания воды, чтобы определить общее количество воды, попавшей в стратосферу в результате извержения.

В итоге получилось 50 миллиардов килограммов. И это низкая оценка, потому что, как уже говорилось выше, над высотами, где прекратились некоторые измерения, все еще оставалась вода.

При извержениях, подобных извержению вулкана Пинатубо, в стратосферу попадает большое количество отражающих аэрозолей диоксида серы, которые отражают солнечный свет обратно в космос. В результате в течение нескольких лет сразу после извержения температура поверхности охлаждалась, но постепенно материал снова опускался в атмосферу, в результате чего воздействие затухало в течение нескольких лет. По крайней мере, сразу после извержения Хунга-Тонга, похоже, не произвело подобного эффекта.

Вместо этого, как и следовало ожидать, водяной пар действовал как парниковый газ. Это означало, что энергия поглощалась нижней частью шлейфа извержения, в результате чего верхние части стали холоднее примерно на 2 Кельвина.

Исследователи подозревают, что огромное количество воды в самом шлейфе извержения не позволило большей части диоксида серы достичь стратосферы. А материал, который все же попал на высоту, вероятно, вымывался быстрее. Исследователи также подозревают, что изменения в химическом составе стратосферы могут повлиять на количество присутствующего там озона, но для решения этого вопроса может потребоваться более длительный мониторинг.

В целом, можно сделать вывод, что извержение под водой действительно имеет большое значение. Такие извержения, как Хунга-Тонга, будут редкими по сравнению с извержениями на суше, потому что извержение должно происходить на относительно небольшой глубине, чтобы выбросить материал в стратосферу. Но когда они происходят, похоже, что все - от химического состава атмосферы до воздействия на климат - будет отличаться.