科学家确定了有史以来最高的火山羽流

利用卫星拍摄的图像，牛津大学物理系和RAL空间的研究人员证实，2022年1月HungaTonga-HungaHa'apai火山的喷发产生了有记录以来最高的羽流。这次巨大的喷发也是第一次被直接观测到突破到大气层的中间层。结果今天发表在《科学》杂志上。

2022年1月15日，位于南太平洋汤加群岛的海底火山洪加汤加-洪加哈阿派猛烈喷发。这次爆炸是有史以来最强大的爆炸之一，它在世界各地发出冲击波并引发毁灭性的海啸，导致数千人无家可归。高耸的火山灰和水柱被喷射到大气中——但直到现在，科学家们还缺乏一种准确的方法来测量它的高度。

通常，火山羽流的高度可以通过测量红外卫星记录在顶部的温度并将其与参考垂直温度剖面进行比较来估算。这是因为在对流层(地球大气层的第一层和最低层)，温度随高度而降低。但是如果喷发的幅度如此之大，以至于羽流穿透到大气层的下一层(平流层)，这种方法就变得模棱两可了，因为温度随着高度的升高再次开始升高(由于臭氧层吸收了太阳紫外线辐射)。

为了克服这个问题，研究人员使用了一种基于“视差效应”现象的新方法。这是从多条视线观察时物体位置的明显差异。您可以通过闭上右眼并伸出一只手，拇指向上抬起来亲眼看到这一点。如果你然后换眼，让你的左眼闭上，你的右眼睁开，你的拇指会在背景中出现轻微的移动。通过测量这种明显的位置变化并将其与已知的眼睛之间的距离相结合，您可以计算出到拇指的距离。

汤加火山的位置被三颗地球静止气象卫星覆盖，因此研究人员能够将视差效应应用于这些捕获的航拍图像。至关重要的是，在喷发期间，卫星每10分钟记录一次图像，从而能够记录羽流轨迹的快速变化。

结果表明，羽流最高处达到了57公里的高度。这明显高于之前的记录保持者：1991年菲律宾皮纳图博火山喷发(最高点40公里)和1982年墨西哥埃尔奇孔喷发(31公里)。它还使羽流成为火山喷发通过平流层直接进入中间层的第一个观测证据，中间层从地球表面上方约50公里处开始。

主要作者SimonProud博士(牛津大学、RAL空间和国家地球观测中心)说：“这是一个非凡的结果，因为我们以前从未见过如此高的任何类型的云。此外，估计“我们所做的(使用视差方法)高度只有在我们拥有良好的卫星覆盖范围后才有可能。这在大约十年前是不可能的。”

牛津大学的研究人员现在打算构建一个自动化系统，使用视差法计算火山羽流的高度。来自大气、海洋和行星物理分部的合著者AndrewPrata博士补充说：“我们还希望将这项技术应用于其他喷发，并开发可供火山学家和大气科学家使用的羽流高度数据集模拟火山灰在大气中的扩散。我们想了解的进一步科学问题是：为什么汤加羽流如此之高?这次喷发会对气候产生什么影响?羽流到底是由什么组成的?"

除牛津大学外，该研究还涉及卢瑟福阿普尔顿实验室和哈威尔国家地球观测中心以及慕尼黑应用科学大学。论文《2022年1月HungaTonga-HungaHa'apai火山喷发到达中间层》发表在Science上。