新研究表明汤加的Hunga火山喷发产生了有记录以来最强烈的闪电

2022年1月15日，汤加洪加火山的喷发继续打破记录。根据一项新的研究，这次喷发产生了一场“增压”雷暴，产生了有记录以来最强烈的闪电。研究人员发现，在整个喷发过程中，火山羽流中有近200,000次闪电，最高时每分钟超过2,600次。

当这座海底火山在南太平洋爆发时，它产生了至少58公里(36英里)高的火山灰、水和岩浆气。高耸的羽流为科学家提供了有关喷发规模的有用信息，但它也从卫星视图中遮挡了喷口，使得追踪喷发过程中的变化变得更加困难。

来自四个不同来源的高分辨率闪电数据——以前从未一起使用过——现在让科学家们可以窥视那羽流，梳理出喷发生命周期的新阶段。

“这次喷发引发了一场我们从未见过的超强雷暴，”领导这项研究的美国地质调查局火山学家AlexaVanEaton说。“这些发现表明，我们必须使用一种新工具来以光速监测火山，并帮助美国地质勘探局发挥作用，向飞机提供火山灰危害咨询。”

该研究发表在《地球物理研究快报》上，该刊发表了影响深远的短格式报告，对所有地球和空间科学具有直接影响。

范·伊顿说，风暴的形成是因为岩浆的高能喷出恰好穿过浅海。熔化的岩石蒸发了海水，海水上升成羽流，最终在火山灰之间形成了带电的碰撞、过冷水和冰雹之间形成了带电的碰撞。闪电的完美风暴。

结合来自测量光波和无线电波的传感器的数据，科学家们追踪闪电并估计它们的高度。喷发产生了超过192,000次闪光(由近500,000个电脉冲组成)，峰值为每分钟2,615次闪光。其中一些闪电达到了地球大气层中前所未有的高度，高度在20到30公里(12到19英里)之间。

2022年1月15日汤加的Hunga火山在整个喷发期间发生了超过200,000次闪电，如蓝点所示。对喷发闪电强度的新分析表明，火山风暴是有记录以来最强烈的，并提供了新的见解喷发的进展。图片来源：地球物理研究快报(2023年)。DOI：10.1029/2022GL102341

“通过这次喷发，我们发现火山羽流可以为闪电创造条件，远远超出我们之前观察到的气象雷暴范围，”范伊顿说。“事实证明，火山爆发比地球上任何其他类型的风暴都能产生更多的极端闪电。”

闪电不仅让我们了解了喷发的持续时间，还让我们了解了它随时间的变化。

“喷发持续的时间比最初观察到的一两个小时要长得多，”范伊顿说。“1月15日的活动产生了至少11个小时的火山羽流。实际上，只有通过查看闪电数据，我们才能将其提取出来。”

研究人员看到了喷发活动的四个不同阶段，这些阶段由羽流高度和闪电频率定义，随着它们的消长。VanEaton说，将闪电强度与喷发活动联系起来获得的见解可以更好地监测和预报大型火山喷发期间与航空相关的危害，包括火山灰云的发展和移动。

在喷发开始时获得有关火山羽流的可靠信息是一项重大挑战，尤其是对于偏远的海底火山。利用所有可用的远程观测(包括闪电)可以改进早期检测，使飞机和人员远离危险。

“吸引我们的不仅仅是闪电强度，”范伊顿说。她和她的同事们还对以火山为中心的同心闪电环感到困惑，这些闪电环会随着时间的推移而扩张和收缩。“这些闪电环的规模让我们大吃一惊。我们以前从未见过这样的事情，在气象风暴中没有什么可比的。观察到单个闪电环，但没有观察到多个闪电环，相比之下它们很小。”

强烈的高空湍流再次造成了后果。羽流向高层大气注入了如此多的物质，以至于它在火山云中发出涟漪，就像在池塘里掉下鹅卵石一样。闪电_公里宽的环状向外移动。

似乎所有这些还不足以让这次喷发引人入胜，它代表了一种被称为phreatoplinian的火山活动，当大量岩浆通过水喷发时就会发生这种情况。以前，这种喷发方式仅从地质记录中得知，从未用现代仪器观察到。Hunga的喷发改变了这一切。

VanEaton说：“这就像挖掘出一只恐龙并看到它用四条腿四处走动。”“有点让你屏息。”