200.000 bliksemflitsen – Hongga-uitbarsting in Tonga produceert de krachtigste bliksem ooit geregistreerd

De uitbarsting produceerde 2.600 flitsen per minuut bij maximale intensiteit. Wetenschappers gebruikten bliksem om in de aswolk te kijken en haalden nieuwe details voor de tijdlijn van de uitbarsting.

• De uitbarsting van 15 januari duurde minstens 11 uur, enkele uren langer dan eerder bekend
• De bliksempluim produceerde de hoogste flitsen ooit gemeten, 20 tot 30 kilometer (12 tot 19 mijl) boven zeeniveau.
• Gigantische bliksemgolven golfden over een vulkanische pluim
• Bliksemgegevens onthullen eerder onbekende fasen van een uitbarsting en informeren toekomstige monitoring van vulkanische gevaren

De uitbarsting van de Hongga-vulkaan in Tonga op 15 januari 2022 blijft records breken. Volgens een nieuwe studie veroorzaakte de vulkaanuitbarsting een “aangedreven” onweersbui die de krachtigste bliksem produceerde die ooit is geregistreerd. Onderzoekers ontdekten dat er tijdens de uitbarsting ongeveer 200.000 bliksemflitsen in de pluim waren, met een piek van meer dan 2.600 flitsen per minuut.

Toen de onderzeese vulkaan uitbarstte in de Stille Zuidzee, genereerde het een kolom van as, water en vulkanische gassen van minstens 58 kilometer (36 mijl) hoog. De torenhoge pluim gaf wetenschappers nuttige informatie over de omvang van de uitbarsting, maar het verduisterde ook de ventilatieopening van het satellietbeeld, waardoor het moeilijk werd om veranderingen in de uitbarsting te volgen naarmate deze vorderde.

Kaarten van bliksem en ontwikkeling van vulkanische pluimen op 15 januari 2022, met tijden weergegeven in UTC. Grijstinten geven stereoscopische wolkenhoogten weer, blauwe stippen tonen bliksemflitsen die in de volgende minuut worden gedetecteerd door terrestrische radiofrequentierasters, en de paars-gele schaal toont bliksem die optisch wordt gedetecteerd door de GLM-sensor.

Verwijst naar frames met optisch gedetecteerde bliksem. Er vinden ten minste vier verschillende bliksemafleveringen plaats van 04:16 tot 05:51, gevolgd door een laatste aflevering van 8:38 tot 48:48. De eerste en meest prominente lus (zichtbaar in de eerste vier frames) is gecentreerd aan de voorrand van de zwaartekrachtgolf in de bovenste wolk van het bladerdak. Roze cirkels omlijnen de bliksemring in twee frames en tonen een (gemiddelde) expansiesnelheid van meer dan 60 ms -1. De westwaartse beweging van het bovenste bladerdak begint om 05:37 uur een lage wolk te onthullen. Wit gestippelde polygonen markeren de locaties van de bliksem en tonen de beweging naar het westen met de stratosferische bladerdakwolk. Lokale eilanden zijn zwart omlijnd. Krediet: Van Eaton et al. (2023), Geofysische onderzoeksbrieven, doi: 10.1029/2022GL102341

Bliksemgegevens met hoge resolutie uit vier afzonderlijke bronnen – nog nooit eerder samen gebruikt – hebben wetenschappers nu in staat gesteld om in deze pluim te kijken, nieuwe fasen in de levenscyclus van de uitbarsting te ontdekken en inzicht te krijgen in het vreemde weer dat het veroorzaakte.

“Deze vulkaanuitbarsting veroorzaakte een supercharged onweer zoals we nog nooit eerder hebben gezien”, zegt Alexa Van Eaton, een USGS-vulkanoloog die de studie leidde. “Deze bevindingen demonstreren een nieuw hulpmiddel dat we hebben om vulkanen met de snelheid van het licht te bewaken en de rol van de USGS te ondersteunen bij het communiceren van asgevaarwaarschuwingen aan vliegtuigen.” De studie is gepubliceerd inGeofysische onderzoeksbrieven

dat krachtige, korte rapporten publiceert met onmiddellijke implicaties voor alle aard- en ruimtewetenschappen.

Van Eaton zei dat de storm zich ontwikkelde omdat er een zeer actieve uitdrijving van magma plaatsvond in de ondiepe oceaan. Gesmolten gesteente verdampte zeewater, dat naar de ruggengraat steeg en uiteindelijk elektrische botsingen vormde tussen vulkanische as, onderkoeld water en hagelstenen. De perfecte bliksemstorm.
https://www.youtube.com/watch?v=G1buT1qWLNk

Meer dan 200.000 bliksemflitsen, weergegeven als blauwe stippen, vonden plaats tijdens de uitbarsting van de Hongga-vulkaan in Tonga op 15 januari 2022. Nieuwe analyses van de bliksemintensiteit van de uitbarsting onthulden dat de vulkanische storm de meest intense ooit was en zorgde voor nieuwe inzichten in de evolutie van uitbarsting. Krediet: Van Eaton et al. (2023), Geofysische onderzoeksbrieven, doi: 10.1029/2022GL102341

Met behulp van gegevens van sensoren die licht en radiogolven meten, volgden de wetenschappers de bliksemflitsen en schatten hun hoogten. De uitbarsting produceerde iets meer dan 192.000 flitsen (bestaande uit ongeveer 500.000 elektrische impulsen), met een piek van 2.615 flitsen per minuut. Een deel van deze bliksem bereikte ongekende hoogten in de atmosfeer van de aarde, variërend van 20 tot 30 kilometer (12 tot 19 mijl) hoog.

“Met deze vulkaanuitbarsting ontdekten we dat pluimen omstandigheden voor bliksem kunnen creëren die ver verwijderd zijn van het rijk van atmosferische onweersbuien die we eerder waarnamen”, zei Van Eaton. “Het blijkt dat vulkaanuitbarstingen intensere bliksem kunnen veroorzaken dan elk ander type storm op aarde.”

De bliksem gaf niet alleen inzicht in de duur van de uitbarsting, maar ook in het gedrag ervan in de tijd.

“De uitbarsting duurde veel langer dan de aanvankelijk waargenomen twee uur”, zei Van Eaton. De activiteit van 15 januari genereerde pluimen gedurende minstens 11 uur. Het was eigenlijk alleen door naar de vluchtige gegevens te kijken die we eruit konden halen.”

De onderzoekers zagen vier verschillende fasen van vulkanische activiteit, bepaald door de hoogte van de pluim en de bliksemsnelheid tijdens het wassen en afnemen. Van Eaton zei dat de inzichten die zijn verkregen door het koppelen van bliksemintensiteit aan vulkanische activiteit een betere monitoring en real-time voorspelling van luchtvaartgerelateerde gevaren tijdens een grote vulkaanuitbarsting kunnen opleveren, inclusief de ontwikkeling en beweging van aswolken. Het verkrijgen van betrouwbare informatie over vulkanische pluimen bij het begin van een uitbarsting is een grote uitdaging, vooral voor verder weg gelegen onderwatervulkanen. Door gebruik te maken van alle beschikbare langeafstandswaarnemingen, inclusief bliksem, wordt vroegtijdige detectie verbeterd om vliegtuigen en mensen uit de buurt van gevaar te houden.

“Het was niet alleen de intensiteit van de bliksem die ons naar binnen trok”, zei Van Eaton. Zij en haar collega’s waren verbijsterd door de concentrische bliksemringen van de vulkaan, die in de loop van de tijd uitzetten en samentrekken. “De grootte van deze bliksemringen heeft ons versteld doen staan. We hebben nog nooit zoiets gezien, en er is niets vergelijkbaars in meteorologische stormen. Er zijn enkele bliksemringen waargenomen, maar ze zijn niet verdubbeld en ze zijn klein in vergelijking.

Zware turbulentie op grote hoogte was opnieuw verantwoordelijk. De pluim pompte zoveel massa in de bovenste lagen van de atmosfeer dat er rimpelingen in de vulkanische wolk ontstonden, alsof er kiezels in een vijver vielen. De bliksem lijkt op deze golven te “surfen” en naar buiten te bewegen in ringen van 250 kilometer breed.

Alsof dat alles nog niet genoeg was om deze uitbarsting geweldig te maken, is het een stijl van vulkanisme die bekend staat als een phreatoplinian, die optreedt wanneer een grote hoeveelheid magma door water schiet. Voorheen was deze uitbarstingsstijl alleen bekend uit het geologische archief en nog nooit waargenomen met moderne instrumenten. De uitbarsting van Heng veranderde dat allemaal.

“Het was alsof je een dinosaurus uitschakelde en hem op vier poten zag rondlopen”, zei Van Eaton. “Het is een beetje adembenemend.” Referentie: “Lightning Loops and Gravitational Waves: Insight into the Giant Eruption Plume from Tonga’s Hongga Volcano on January 15, 2022” door Alexa R Van Eaton, Jeff Lapierre en Sonya A. Christopher Bedka en Konstantin Khlopenkov, 20 juni 2023, hier beschikbaar.Geofysische onderzoeksbrieven
.