200.000 Blitze – Hongga-Ausbruch in Tonga erzeugt den stärksten Blitz, der jemals aufgezeichnet wurde

Der Ausbruch erzeugte 2.600 Blitze pro Minute bei maximaler Intensität. Wissenschaftler nutzten Blitze, um in die Aschewolke zu blicken, und extrahierten neue Details für die Zeitleiste des Ausbruchs.

• Der Ausbruch am 15. Januar dauerte mindestens 11 Stunden, mehrere Stunden länger als bisher bekannt
• Die Blitzwolke erzeugte die höchsten jemals gemessenen Höhenblitze, 20 bis 30 Kilometer (12 bis 19 Meilen) über dem Meeresspiegel.
• Riesige Blitzwellen zuckten über eine Vulkanwolke
• Blitzdaten offenbaren bisher unbekannte Phasen eines Ausbruchs und dienen als Grundlage für die zukünftige Überwachung vulkanischer Gefahren

Der Ausbruch des Hongga-Vulkans in Tonga am 15. Januar 2022 bricht weiterhin Rekorde. Laut einer neuen Studie erzeugte der Vulkanausbruch ein „überladenes“ Gewitter, das die stärksten Blitze erzeugte, die jemals aufgezeichnet wurden. Forscher fanden heraus, dass es während des Ausbruchs etwa 200.000 Blitze in der Wolke gab, mit einem Spitzenwert von mehr als 2.600 Blitzen pro Minute.

Als der unterseeische Vulkan im Südpazifik ausbrach, erzeugte er eine mindestens 58 Kilometer hohe Säule aus Asche, Wasser und vulkanischen Gasen. Die hoch aufragende Wolke lieferte den Wissenschaftlern nützliche Informationen über die Größe des Ausbruchs, verdeckte aber auch den Austritt aus der Satellitensicht, was es schwierig machte, Veränderungen im Verlauf des Ausbruchs zu verfolgen.

Karten der Entwicklung von Blitzen und Vulkanwolken am 15. Januar 2022, mit Zeiten in UTC. Graustufen geben stereoskopische Wolkenhöhen an, blaue Punkte zeigen Blitze, die in der nächsten Minute von terrestrischen Hochfrequenzgittern erkannt wurden, und die violett-gelbe Skala zeigt optisch vom GLM-Sensor erkannte Blitze.

Bezieht sich auf Rahmen mit optisch erkanntem Blitz. Von 04:16 bis 05:51 Uhr treten mindestens vier unterschiedliche Blitzepisoden auf, gefolgt von einer letzten Episode von 8:38 bis 48:48 Uhr. Die erste und auffälligste Schleife (sichtbar in den ersten vier Bildern) ist an der Vorderkante der Gravitationswelle innerhalb der oberen Wolkendecke zentriert. Rosa Kreise markieren den Blitzring in zwei Bildern und zeigen eine (durchschnittliche) Expansionsrate von mehr als 60 ms -1. Die Bewegung des oberen Blätterdachs nach Westen beginnt um 05:37 Uhr eine tiefliegende Wolke zum Vorschein zu bringen. Weiße gestrichelte Polygone markieren die Orte der Blitze und zeigen ihre Bewegung nach Westen mit der stratosphärischen Wolkendecke. Lokale Inseln sind schwarz umrandet. Bildnachweis: Van Eaton et al. (2023), Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2022GL102341

Hochauflösende Blitzdaten aus vier verschiedenen Quellen – die noch nie zuvor zusammen verwendet wurden – haben es Wissenschaftlern nun ermöglicht, einen Blick in diese Wolke zu werfen, neue Phasen im Lebenszyklus der Eruption herauszufinden und Einblicke in das seltsame Wetter zu gewinnen, das sie erzeugte.

„Dieser Vulkanausbruch erzeugte ein heftiges Gewitter, wie wir es noch nie zuvor gesehen hatten“, sagte Alexa Van Eaton, eine Vulkanologin des USGS, die die Studie leitete. „Diese Ergebnisse zeigen ein neues Werkzeug, das wir haben, um Vulkane mit Lichtgeschwindigkeit zu überwachen und die Rolle des USGS bei der Übermittlung von Warnungen vor Aschegefahr an Flugzeuge zu unterstützen.“ Die Studie wurde veröffentlicht inGeophysikalische Forschungsbriefe

das wirkungsvolle Kurzberichte mit unmittelbaren Auswirkungen auf alle Erd- und Weltraumwissenschaften veröffentlicht.

Van Eaton sagte, der Sturm sei entstanden, weil im flachen Ozean ein sehr aktiver Magmaausstoß stattgefunden habe. Geschmolzenes Gestein verdampfte Meerwasser, das bis zum Rückgrat aufstieg und schließlich zu elektrischen Kollisionen zwischen Vulkanasche, unterkühltem Wasser und Hagelkörnern führte. Der perfekte Blitzsturm.
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Mehr als 200.000 Blitze, dargestellt als blaue Punkte, ereigneten sich im Verlauf des Ausbruchs des Hongga-Vulkans in Tonga am 15. Januar 2022. Neue Analysen der Blitzintensität des Ausbruchs ergaben, dass der Vulkansturm der heftigste war, der jemals aufgezeichnet wurde, und lieferten neue Erkenntnisse Einblicke in die Entwicklung des Ausbruchs. Bildnachweis: Van Eaton et al. (2023), Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2022GL102341

Mithilfe von Daten von Sensoren, die Licht und Radiowellen messen, verfolgten die Wissenschaftler die Blitze und schätzten ihre Höhe. Der Ausbruch erzeugte etwas mehr als 192.000 Blitze (bestehend aus etwa 500.000 elektrischen Impulsen) mit einem Spitzenwert von 2.615 Blitzen pro Minute. Einige dieser Blitze erreichten in der Erdatmosphäre beispiellose Höhen von 20 bis 30 Kilometern (12 bis 19 Meilen).

„Bei diesem Vulkanausbruch haben wir entdeckt, dass Wolken Bedingungen für Blitze schaffen können, die weit entfernt sind von dem Bereich der atmosphärischen Gewitter, die wir zuvor beobachtet haben“, sagte Van Eaton. „Es stellt sich heraus, dass Vulkanausbrüche intensivere Blitze erzeugen können als jede andere Art von Sturm auf der Erde.“

Die Blitze gaben nicht nur Aufschluss über die Dauer des Ausbruchs, sondern auch über sein Verhalten im Laufe der Zeit.

„Der Ausbruch dauerte viel länger als die ursprünglich beobachteten ein oder zwei Stunden“, sagte Van Eaton. Die Aktivität vom 15. Januar erzeugte mindestens 11 Stunden lang Wolken. Eigentlich konnten wir nur durch einen Blick auf die oberflächlichen Daten etwas herausfinden.

Die Forscher sahen vier verschiedene Phasen vulkanischer Aktivität, die durch die Höhe der Wolkenfahnen und die Intensität der Blitze während ihrer Zunahme und Abnahme bestimmt wurden. Van Eaton sagte, die Erkenntnisse aus der Verknüpfung der Blitzintensität mit vulkanischer Aktivität könnten eine bessere Überwachung und Echtzeitvorhersage von luftfahrtbedingten Gefahren während eines großen Vulkanausbruchs ermöglichen, einschließlich der Entwicklung und Bewegung von Aschewolken. Verlässliche Informationen über Vulkanwolken zu Beginn eines Ausbruchs zu erhalten, ist eine große Herausforderung, insbesondere für weiter entfernte Unterwasservulkane. Die Nutzung aller verfügbaren Fernbeobachtungen, einschließlich Blitzbeobachtungen, verbessert die Früherkennung, um Flugzeuge und Menschen aus der Gefahrenzone zu halten.

„Es war nicht nur die Intensität der Blitze, die uns anzog“, sagte Van Eaton. Sie und ihre Kollegen waren verblüfft über die konzentrischen Blitzringe des Vulkans, die sich mit der Zeit ausdehnen und zusammenziehen. „Die Größe dieser Blitzringe hat uns umgehauen. So etwas haben wir noch nie zuvor gesehen, und bei meteorologischen Stürmen gibt es nichts Vergleichbares. Einzelne Blitzringe wurden beobachtet, aber sie sind nicht verdoppelt und im Vergleich dazu klein.“

Erneut waren heftige Höhenturbulenzen dafür verantwortlich. Die Wolke pumpte so viel Masse in die obere Atmosphäre, dass sie Wellen in der Vulkanwolke erzeugte, als würden Kieselsteine ​​in einen Teich fallen. Der Blitz scheint auf diesen Wellen zu „surfen“ und sich in 250 Kilometer breiten Ringen nach außen zu bewegen.

Als ob das alles noch nicht genug wäre, um diesen Ausbruch beeindruckend zu machen, handelt es sich um eine Form des Vulkanismus, die als Phreatoplinian bekannt ist und bei der eine große Menge Magma durch Wasser strömt. Bisher war dieser Ausbruchsstil nur aus geologischen Aufzeichnungen bekannt und wurde mit modernen Instrumenten nie beobachtet. Der Ausbruch von Heng hat das alles verändert.

„Es war, als würde man einen Dinosaurier ausschalten und sehen, wie er auf vier Beinen herumläuft“, sagte Van Eaton. „Es raubt einem irgendwie den Atem.“ Referenz: „Blitzschleifen und Gravitationswellen: Einblick in die riesige Eruptionsfahne des Hongga-Vulkans in Tonga am 15. Januar 2022“ von Alexa R Van Eaton, Jeff Lapierre, Sonia A. Christopher Bedka und Konstantin Khlopenkov, 20. Juni 2023, hier verfügbar.Geophysikalische Forschungsbriefe
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