Fragen Sie die Weather Guys: Wie hat sich der Tonga-Ausbruch auf die Atmosphäre ausgewirkt?

Der Tonga-Vulkan könnte Hinweise darauf geben, wie andere Planeten so entstanden sind, wie sie sind. Tony Spitz von Veuer hat die Details.

A:Hunga Tonga brach am 15. Januar aus und dauerte 11 Stunden.

Es verwüstete die Region und bedeckte das Land mit einer Ascheschicht. Der Ausbruch schleuderte eine Wolke aus Asche und Wasserdampf 34 Meilen in die Atmosphäre – in die Mesosphäre.

Die Hunga Tonga-Fahne enthielt nur eine sehr geringe Menge Schwefeldioxid (SO2). Schwefeldioxid aus vulkanischen Megaeruptionen, die bis weit in die Atmosphäre reichen, kann Auswirkungen auf die globale Temperatur haben. Bei der Mega-Eruption des Pinatubo im Jahr 1991 wurde genug Schwefeldioxid freigesetzt, um die Erdoberfläche drei Jahre lang abzukühlen. Der Tonga-Ausbruch wird keine derartigen Auswirkungen haben.

Nach dem Ausbruch eines Unterwasservulkans im Januar sind auf der Insel Atata in Tonga Trümmer von beschädigten Gebäuden und Bäumen verstreut.

Bei Vulkanausbrüchen kommt es häufig zu Blitzen. Durch die Turbulenzen in der Eruptionswolke kollidieren Asche- und Wasserpartikel, reiben aneinander und erzeugen elektrische Ladungen, die zu Blitzen führen. Hunga Tonga war keine Ausnahme und verursachte fast 400.000 Blitzeinschläge.

Die Schockwelle der Eruption verursachte eine atmosphärische Druckwelle, die sich um den Globus ausbreitete. Es wurde an Wetterstationen auf der ganzen Welt gemessen. Die Druckwelle umrundete den Globus mit fast 700 Meilen pro Stunde. Mit der Druckwelle waren kurzlebige Aufwärtsbewegungen verbunden, die dünne Wolken erzeugten, die auf Hawaii beobachtet wurden. Durch Satellitenbeobachtungen wurden Temperaturschwankungen in der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre gemessen, die mit der Druckwelle einhergingen.

Die atmosphärische Druckwelle drückte auch Wasser bis nach Puerto Rico. Diese resultierende Welle mit einer Höhe von etwa 10 cm entstand aus der atmosphärischen Druckwelle und wird als Meteotsunami bezeichnet. Tsunamis werden durch seismische Aktivität ausgelöst; Wasserwellen, die durch Luftdruckstörungen verursacht werden, werden Meteotsunamis genannt.

Menschen auf der ganzen Welt blickten voller Ehrfurcht auf die spektakulären Satellitenbilder eines Unterwasservulkans, der in einer riesigen Pilzwolke im Pazifik ausbrach. Viele fragten sich, warum die Explosion so groß war, wie sich der daraus resultierende Tsunami so weit ausbreitete und was als nächstes passieren würde.

Die neuseeländischen Wissenschaftler Shane Cronin, Professor für Vulkanologie an der University of Auckland, und Emily Lane, Tsunami-Expertin am National Institute of Water and Atmospheric Research, helfen bei der Erklärung.

Foto: Auf diesem Foto der New Zealand Defence Force bedeckt Vulkanasche Dächer und Vegetation in einem Gebiet von Tonga, Montag, 17. Januar 2022. Dicke Asche auf einer Landebahn eines Flughafens verzögerte Hilfslieferungen an den pazifischen Inselstaat Tonga , wo wenige Tage nach einem riesigen Unterwasservulkanausbruch und einem Tsunami erhebliche Schäden gemeldet wurden.

Der Ausbruch am Samstag war unglaublich explosiv, aber auch relativ kurz. Die Wolke stieg mehr als 30 Kilometer (19 Meilen) in die Luft, aber der Ausbruch dauerte nur etwa 10 Minuten, im Gegensatz zu einigen großen Ausbrüchen, die stundenlang andauern können. Cronin sagte, die Stärke des Ausbruchs des Vulkans Hunga Tonga Hunga Ha'apai gehöre zu den größten der Welt in den letzten 30 Jahren, und die Höhe der Asche-, Dampf- und Gaswolke sei vergleichbar mit dem gewaltigen Ausbruch des Mount Pinatubo im Jahr 1991 auf den Philippinen, bei dem mehrere hundert Menschen ums Leben kamen.

Foto: Dieses von Maxar Technologies bereitgestellte Satellitenbild zeigt einen Überblick über den Vulkan Hunga Tonga Hunga Ha'apai in Tonga am 6. Januar 2022, vor einem riesigen unterseeischen Vulkanausbruch.

Das Magma im Inneren des Vulkans stand unter enormem Druck und enthielt Gase, die darin eingeschlossen waren. Ein Bruch im Gestein verursachte wahrscheinlich einen plötzlichen Druckabfall, der es dem Gas ermöglichte, sich auszudehnen und das Magma auseinanderzusprengen. Cronin sagte, der Krater liege etwa 200 Meter (650 Fuß) unter der Meeresoberfläche, eine Art Goldlöckchen-Tiefe für eine große Explosion, bei der Meerwasser in den Vulkan strömt und sich augenblicklich in Dampf verwandelt, was zur schnellen Expansion und Energie der Explosion beiträgt . Etwas tiefer und der zusätzliche Druck des Wassers hätte dazu beigetragen, den Ausbruch einzudämmen.

Foto:Auf diesem von Planet Labs PBC aufgenommenen Satellitenfoto ist am 7. Januar 2022 eine rauchende Insel zu sehen, die durch den Unterwasservulkan Hunga Tonga Hunga Ha'apai entstanden ist.

Viele Wissenschaftler waren überrascht, dass eine einzige Eruption einen pazifischen Tsunami von etwa einem Meter (3 Fuß) auslösen konnte, der in Neuseeland Boote zerschmetterte und in Peru eine Ölpest und zwei Menschen zum Ertrinken verursachte. Lane sagte, dass ozeanische Tsunamis normalerweise durch Erdbeben ausgelöst werden, die sich über riesige Gebiete ausbreiten, und nicht durch einen einzelnen Vulkan, im Wesentlichen einen winzigen Punkt im Ozean. Sie sagte, möglicherweise hätten auch andere Faktoren eine Rolle gespielt, etwa der Einsturz einer Unterwasserflanke des Vulkans und die Verdrängung von Wasser. Sie sagte, eine interessante Theorie sei, dass die Schockwelle oder der Überschallknall des Vulkans, der zweimal um die Welt reiste, möglicherweise mehr Kraft in die Tsunamiwellen gepumpt habe.

Foto: Öl verschmutzt den Cavero-Strand in Ventanilla, Callao, Peru, Dienstag, 18. Januar 2022, nachdem hohe Wellen, die auf den Ausbruch eines Unterwasservulkans in Tonga zurückzuführen sind, eine Ölpest verursacht haben. Das peruanische Zivilschutzinstitut sagte in einer Pressemitteilung, dass ein Schiff am Sonntag Öl in die Raffinerie La Pampilla an der Pazifikküste verlud, als starke Wellen das Boot bewegten und den Ölaustritt verursachten.

Ein weiteres Rätsel ist, warum der Tsunami in Tonga, das fast auf dem Gipfel des Vulkans liegt, nicht größer und zerstörerischer war.

„Das ist die Millionen-Dollar-Frage“, sagte Cronin. „Wenn ich mir die bisherigen Bilder ansehe, ist das Ausmaß der Verwüstung geringer, als ich befürchtet hatte.“

Bis Mittwoch hatten die Behörden drei Todesfälle in Tonga bestätigt, wobei weiterhin Bedenken hinsichtlich der Menschen auf einigen der am stärksten betroffenen kleineren Inseln bestehen. Dutzende Häuser wurden zerstört.

Lane sagte, dass die Tonganer zumindest eine gewisse Warnung erhalten hätten, sowohl durch die erhöhte Aktivität am Tag vor dem Ausbruch als auch durch den unglaublich lauten Knall, als er ausbrach, aber bevor der Tsunami zuschlug, was es vielen ermöglichte, auf höher gelegenes Gelände zu klettern. Sie sagte, Riffe, Lagunen und andere natürliche Merkmale könnten auch Teile Tongas geschützt haben, während sie in bestimmten Gebieten die Wellen verstärken.

Foto:Auf diesem Foto der New Zealand Defence Force bedeckt Vulkanasche Dächer und Vegetation in einem Gebiet von Tonga, Montag, 17. Januar 2022. Dicke Asche auf einer Landebahn eines Flughafens verzögerte Hilfslieferungen an den pazifischen Inselstaat Tonga. wo wenige Tage nach einem riesigen Unterwasservulkanausbruch und einem Tsunami erhebliche Schäden gemeldet wurden.

Die Asche, die Tonga bedeckt hat, sei sauer, aber nicht giftig, sagte Cronin. Tatsächlich hat er die Einsatzkräfte im Pazifikraum darauf hingewiesen, dass die Menschen möglicherweise immer noch aus ihren Regenwasservorräten trinken können, selbst wenn etwas Asche hineingefallen ist, wodurch das Wasser saurer und salziger wird. Er sagte, es gehe darum, den Geschmackstest durchzuführen, und wenn das Wasser knapp werde, sei es besser, mit Asche verunreinigtes Wasser zu trinken, als stehendes Wasser, das möglicherweise mit Bakterien kontaminiert sei. Neuseeland und andere Nationen versuchen, so schnell wie möglich Wasser und andere Versorgungsgüter nach Tonga zu bringen. Cronin sagte, der gesamte Boden Tongas bestehe aus Vulkanasche und die jüngste Aschekippe würde schnell in den Boden gespült und das Land fruchtbarer machen.

Foto:Auf diesem Foto der New Zealand Defence Force fliegt ein Orion-Flugzeug über Tonga, wo Vulkanasche Dächer und Vegetation bedeckt, Montag, 17. Januar 2022. Dicke Asche auf einer Landebahn eines Flughafens verzögerte Hilfslieferungen an den pazifischen Inselstaat Tonga, wo wenige Tage nach einem riesigen Unterwasservulkanausbruch und einem Tsunami erhebliche Schäden gemeldet wurden.

Riesige Vulkanausbrüche können manchmal zu einer vorübergehenden globalen Abkühlung führen, da Schwefeldioxid in die Stratosphäre gepumpt wird. Aber im Fall des Tonga-Ausbruchs deuteten erste Satellitenmessungen darauf hin, dass die Menge an freigesetztem Schwefeldioxid nur einen winzigen Effekt von vielleicht 0,01 Grad Celsius (0,02 Fahrenheit) auf die globale durchschnittliche Abkühlung haben würde, sagte Alan Robock, Professor an der Rutgers University.

Foto:Auf diesem von der New Zealand Defence Force zur Verfügung gestellten Foto blickt ein Besatzungsmitglied eines Orion-Flugzeugs aus dem Fenster, während es über ein Gebiet von Tonga fliegt, in dem es aufgrund eines Vulkanausbruchs in einem Gebiet von Tonga am Montag, dem 17. Januar, zu starkem Ascheregen gekommen ist , 2022. Dicke Asche auf einer Landebahn eines Flughafens verzögerte die Hilfslieferungen an den pazifischen Inselstaat Tonga, wo wenige Tage nach einem riesigen Unterwasservulkanausbruch und einem Tsunami erhebliche Schäden gemeldet wurden.

Cronin stellt sich zwei Hauptszenarien für den Vulkan vor. Das erste ist, dass es sich vorerst erschöpft hat und in den nächsten 10 bis 20 Jahren still bleiben wird, da das Magma langsam zurückkehrt. Ein zweites Szenario besteht darin, dass schnell neues Magma aufsteigt, um das zu ersetzen, was explodiert ist. In diesem Fall kann es zu anhaltenden Eruptionen kommen. Aber er glaubt, dass die Risse und Risse, die durch die große Explosion am Samstag entstanden sind, mehr Gas entweichen lassen werden und dass nachfolgende Ausbrüche zumindest vorerst nicht so groß sein werden. Sowohl Cronin als auch Lane sind sich einig, dass der Vulkan – und andere in Tonga – viel besser überwacht werden müssen, um zukünftige Ereignisse besser vorhersagen zu können.

Foto:Diese Kombination von Satellitenbildern, die von Himawari-8 aufgenommen wurden, einem japanischen Wettersatelliten, der von der Japan Meteorological Agency betrieben und vom National Institute of Information and Communications Technology (NICT) veröffentlicht wird, zeigt einen Unterwasservulkanausbruch im pazifischen Staat Tonga am Samstag, den 15. Januar , 2022.

Der Associated Press Science Writer Seth Borenstein aus Kensington, Maryland, hat zu diesem Bericht beigetragen.

„Weather Guys“ Steve Ackerman und Jonathan Martin sind Professoren an der Abteilung für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften der University of Wisconsin-Madison.

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