Статистичні характеристики вибухових хвиль у атмосфері, згенерованих супервулканом Тонга 15 січня 2022 р.
DOI:
https://doi.org/10.15407/knit2024.01.066Ключові слова:
амплітуда хвилі, вибухова хвиля, вулкан Тонга, кореляційні поля, рівняння регресії, статистичні характеристики, хвиля Лемба, час запізнювання, швидкість хвиліАнотація
Вибух вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай (коротко — Тонга) 15 січня 2022 р., який можна вважати супервулканом, був унікальним. За інтенсивністю викиду він перевершив навіть знаменитий вулкан Кракатау, що вибухнув 26-27 серпня 1883 р. Максимальна висота викиду досягла 58 км. Вулкан Тонга спричинив цілу низку ефектів у всіх підсистемах системи Земля — атмосфера — іоносфера — магнітосфера. Необхідним є більш детальний аналіз ефектів у всіх підсистемах. Метою цієї роботи є статистичний аналіз основних характеристик повітряних хвиль, згенерованих вибухом супервулкана Тонга 15 січня 2022 р. У результаті статистичного аналізу параметрів вибухової хвилі, згенерованої супервулканом Тонга, встановлено таке. Час запізнювання приходу хвилі лінійно збільшувався при збільшенні відстані від вулкана до місця реєстрації. Швидкість поширення вибухової хвилі на відстані до 136.5 Мм залишалася практично незмінною. Різні методики її оцінки дали значення 313…315 м/с. Значення амплітуди вибухової хвилі сильно флуктувало (до 2 разів і більше) за незмінної відстані від вулкана до місця спостереження. Це залежало від орієнтації траєкторії хвилі та стану атмосферної погоди на трасі поширення хвилі. Встановлено, що переважною розбіжністю фронту хвилі є циліндрична розбіжність. Цей факт разом зі швидкістю поширення підтверджує, що вибухова хвиля поширювалася чотирикратно навколо Землі як хвиля Лемба.Посилання
Chernogor L. F. (2012). Physics and ecology of the catastrophes. (Kharkiv, Ukraine: V. N. Karazin Kharkiv National University Publ.) [in Russian].
Chernogor L. F. (2020). Parameters of the Infrasonic Signal Generated in the Atmosphere by Explosion of Powerful Volcano. Physics of atmosphere and geospace. 1(1), 5-20.
https://doi.org/10.47774/phag.01.01.2020-1
Aa E., Zhang S.-R., Erickson P. J., Vierinen J., Coster A. J., Goncharenko L. P., Spicher A., Rideout W. (2022). Significant Ionospheric Hole and Equatorial Plasma Bubbles After the 2022 Tonga Volcano Eruption. Geophysical Research Letters. 20(7), e2022SW003101.
https://doi.org/10.1029/2022SW003101
Aa E., Zhang S.-R., Wang W., Erickson P. J., Qian L., Eastes R., Harding B. J., Immel T. J., Karan D. K., Daniell R. E., Coster A. J., Goncharenko L. P., Vierinen J., Cai X., Spicher A. (2022). Pronounced Suppression and X-Pattern Merging of Equatorial Ionization Anomalies After the 2022 Tonga Volcano Eruption. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 127(6), e2022JA030527.
https://doi.org/10.1029/2022JA030527
Amores A., Monserrat S., Marcos M., Argüeso D., Villalonga J., Jordà G., Gomis D. (2022). Numerical Simulation of Atmospheric Lamb Waves Generated by the 2022 Hunga-Tonga Volcanic Eruption. Geophysical Research Letters. 49(6), e2022GL098240.
https://doi.org/10.1029/2022GL098240
Astafyeva E., Maletckii B., Mikesell T. D., Munaibari E., Ravanelli M., Coisson P., Manta F., Rolland L. (2022). The 15 January 2022 Hunga Tonga eruption history as inferred from ionospheric observations. Geophysical Research Letters. 49(10), e2022GL098827.
https://doi.org/10.1029/2022GL098827
Burt S. (2022). Multiple airwaves crossing Britain and Ireland following the eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai on 15 January 2022. Weather. Special Issue:
https://doi.org/10.1002/wea.4182
Carr J. L., Horváth Á., Wu D. L., Friberg M. D. (2022). Stereo plume height and motion retrievals for the record-setting Hunga Tonga-Hunga Ha'apai eruption of 15 January 2022. Geophysical Research Letters. 49, e2022GL098131.
https://doi.org/10.1029/2022GL098131
Carvajal M., Sepúlveda I., Gubler A., Garreaud R. (2022). Worldwide signature of the 2022 Tonga volcanic tsunami. Geophysical Research Letters. 49(6), e2022GL098153.
https://doi.org/10.1029/2022GL098153
Chen C.-H., Zhang X., Sun Y.-Y., Wang F., Liu T.-C., Lin C.-Y., Gao Y., Lyu J., Jin X., Zhao X., Cheng X., Zhang P., Chen Q., Zhang D., Mao Z., Liu J.-Y. (2022). Individual Wave Propagations in Ionosphere and Troposphere Triggered by the Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Underwater Volcano Eruption on 15 January 2022. Remote Sensing. 14(9), 2179.
https://doi.org/10.3390/rs14092179
Ern M., Hoffmann L., Rhode S., Preusse P. (2022). The mesoscale gravity wave response to the 2022 Tonga volcanic eruption: AIRS and MLS satellite observations and source backtracing. Geophysical Research Letters. 49(10), e2022GL098626.
https://doi.org/10.1029/2022GL098626
Gossard E. E., Hooke W. H. Waves in the Atmosphere. New York: Elsevier, 1975. 456 p.
Harding B. J., Wu Y.-J. J., Alken P., Yamazaki Y., Triplett C. C., Immel T. J., Gasque L. C., Mende S. B., Xiong C. (2022). Impacts of the January 2022 Tonga Volcanic Eruption on the Ionospheric Dynamo: ICON-MIGHTI and Swarm Observations of Extreme Neutral Winds and Currents. Geophysical Research Letters. 49(9), e2022GL098577.
https://doi.org/10.1029/2022GL098577
DOI:10.1029/2022GL098577
https://doi.org/10.1029/2022GL098577
Imamura F., Suppasri A., Arikawa T., Koshimura S., Satake K., Tanioka Y. (2022). Preliminary Observations and Impact in Japan of the Tsunami Caused by the Tonga Volcanic Eruption on January 15, 2022. Pure and Applied Geophysics. 179, 1549-1560.
https://doi.org/10.1007/s00024-022-03058-0
Kubota T., Saito T., Nishida K. (2022). Global fast-traveling tsunamis driven by atmospheric Lamb waves on the 2022 Tonga eruption. Science. 377(6601), 91-94.
https://doi.org/10.1126/science.abo4364
Kulichkov S. N., Chunchuzov I. P., Popov O. E., Gorchakov G. I., Mishenin A. A., Perepelkin V. G., Bush G. A., Skorokhod A. I., Vinogradov Yu. A., Semutnikova E. G., Šepic J., Medvedev I. P., Gushchin R. A., Kopeikin V. M., Belikov I. B., Gubanova D. P., Karpov A. V., Tikhonov A. V. (2022). Acoustic-Gravity Lamb Waves from the Eruption of the Hunga-Tonga-Hunga-Hapai Volcano, Its Energy Release and Impact on Aerosol Concentrations and Tsunami. Pure and Applied Geophysics. 179, 1533-1548.
https://doi.org/10.1007/s00024-022-03046-4
Le G., Liu G., Yizengaw E., Englert C. R. (2022). Intense equatorial electrojet and counter electrojet caused by the 15 January 2022 Tonga volcanic eruption: Space- and ground-based observations. Geophysical Research Letters. 49(11), e2022GL099002.
https://doi.org/10.1029/2022GL099002
Lin J.-T., Rajesh P. K., Lin C. C. H., Chou M.-Y., Liu J.-Y., Yue J., Hsiao T.-Y., Tsai H.-F., Chao H.-M., Kung M.-M. (2022). Rapid Conjugate Appearance of the Giant Ionospheric Lamb Wave Signatures in the Northern Hemisphere After Hunga-Tonga Volcano Eruptions. Geophysical Research Letters. 49(8), e2022GL098222.
https://doi.org/10.1029/2022GL098222
Matoza R. S., Fee D., Assink J. D., Iezzi A. M., Green D. N., Kim K., Toney L., Lecocq T., Krishnamoorthy S., Lalande J. M., Nishida K., Gee K. L., Haney M. M., Ortiz H. D., Brissaud Q., Martire L., Rolland L., Vergados P., Nippress A., Park J., Shani-Kadmiel S., Witsil A., Arrowsmith S., Caudron C., Watada S., Perttu A. B., Taisne B., Mialle P., Le Pichon A., Vergoz J., Hupe P., Blom P. S., Waxler R., De Angelis S., Snively J. B., Ringler A. T., Anthony R. E., Jolly A. D., Kilgour G., Averbuch G., Ripepe M., Ichihara M., Arciniega-Ceballos A., Astafyeva E., Ceranna L., Cevuard S., Che I.-Y., De Negri R., Ebeling C. W., Evers L. G., Franco-Marin L. E., Gabrielson T. B., Hafner K., Harrison R. G., Komjathy A., Lacanna G., Lyons J., Macpherson K. A., Marchetti E., McKee K. F., Mellors R. J., Mendo-Pérez G., Mikesell T. D., Munaibari E., Oyola-Merced M., Park I., Pilger C., Ramos C., Ruiz M. C., Sabatini R., Schwaiger H. F., Tailpied D., Talmadge C., Vidot J., Webster J., Wilson D. C. (2022). Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga. Science. 377(6601). P. 95-100.
https://doi.org/10.1126/science.abo7063
Matoza R. S., Fee D., Assink J. D., Iezzi A. M., Green D. N., Kim K., Toney L., Lecocq T., Krishnamoorthy S., Lalande J. M., Nishida K., Gee K. L., Haney M. M., Ortiz H. D., Brissaud Q., Martire L., Rolland L., Vergados P., Nippress A., Park J., Shani-Kadmiel S., Witsil A., Arrowsmith S., Caudron C., Watada S., Perttu A. B., Taisne B., Mialle P., Le Pichon A., Vergoz J., Hupe P., Blom P. S., Waxler R., De Angelis S., Snively J. B., Ringler A. T., Anthony R. E., Jolly A. D., Kilgour G., Averbuch G., Ripepe M., Ichihara M., Arciniega-Ceballos A., Astafyeva E., Ceranna L., Cevuard S., Che I.-Y., De Negri R., Ebeling C. W., Evers L. G., Franco-Marin L. E., Gabrielson T. B., Hafner K., Harrison R. G., Komjathy A., Lacanna G., Lyons J., Macpherson K. A., Marchetti E., McKee K. F., Mellors R. J., Mendo-Pérez G., Mikesell T. D., Munaibari E., Oyola-Merced M., Park I., Pilger C., Ramos C., Ruiz M. C., Sabatini R., Schwaiger H. F., Tailpied D., Talmadge C., Vidot J., Webster J., Wilson D. C. (2022). Supplementary Materials for Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga. Science. 377(6601).
https://doi.org/10.1126/science.abo7063
Otsuka S. (2022). Visualizing Lamb waves from a volcanic eruption using meteorological satellite Himawari-8. Geophysical Research Letters. 49(8), e2022GL098324.
https://doi.org/10.1029/2022GL098324
Poli P., Shapiro N. M. (2022). Rapid Characterization of Large Volcanic Eruptions: Measuring the Impulse of the Hunga Tonga Ha'apai Explosion From Teleseismic Waves. Geophysical Research Letters. 49(8), e2022GL098123
https://doi.org/10.1029/2022GL098123
Ramírez-Herrera M. T., Coca O., Vargas-Espinosa V. (2022). Tsunami Effects on the Coast of Mexico by the Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Volcano Eruption, Tonga. Pure and Applied Geophysics. 179, 1117-1137.
https://doi.org/10.1007/s00024-022-03017-9
Saito S. (2022). Ionospheric disturbances observed over Japan following the eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai on 15 January 2022. Earth, Planets and Space. 74, 57. DOI:10.1186/s40623-022-01619-0
https://doi.org/10.1186/s40623-022-01619-0
Schnepf N. R., Minami T., Toh H., Nair M. C. (2022). Magnetic Signatures of the 15 January 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Volcanic Eruption. Geophysical Research Letters. 49(10), e2022GL098454
https://doi.org/10.1029/2022GL098454
Tanioka Y., Yamanaka Y., Nakagaki T. (2022). Characteristics of the deep sea tsunami excited offshore Japan due to the air wave from the 2022 Tonga eruption. Earth, Planets and Space. 74, 61.
https://doi.org/10.1186/s40623-022-01614-5
Terry J. P., Goff J., Winspear N., Bongolan V. P., Fisher S. (2022). Tonga volcanic eruption and tsunami, January 2022: globally the most significant opportunity to observe an explosive and tsunamigenic submarine eruption since AD 1883 Krakatau. Geoscience Letters. 9, 24.
https://doi.org/10.1186/s40562-022-00232-z
The Encyclopedia of Volcanoes (Second Edition), Academic Press, 2015. 1421 p.
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385938-9.00063-8
Themens D. R., Watson C., Žagar N., Vasylkevych S., Elvidge S., McCaffrey A., Prikryl P., Reid B., Wood A., Jayachandran P. T. (2022). Global propagation of ionospheric disturbances associated with the 2022 Tonga volcanic eruption. Geophysical Research Letters. 49(7), e2022GL098158.
https://doi.org/10.1029/2022GL098158
Vergoz J., Hupe P., Listowski C., Le Pichon A., Garcés M. A., Marchetti E., Labazuy P., Ceranna L., Pilger C., Gaebler P., Näsholm S. P., Brissaud Q., Poli P., Shapiro N., De Negri R., Mialle P. (2022). IMS observations of infrasound and acoustic-gravity waves produced by the January 2022 volcanic eruption of Hunga, Tonga: A global analysis. Earth and Planetary Science Letters. 591, 117639.
https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117639
Wright C. J., Hindley N. P., Alexander M. J., Barlow M., Hoffmann L., Mitchell C. N., Prata F., Bouillon M., Carstens J., Clerbaux C., Osprey S. M., Powell N., Randall C. E., Yue J. (2022). Surface-to-space atmospheric waves from Hunga Tonga-Hunga Ha'apai eruption. Nature.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05012-5
Yamazaki Y., Soares G., Matzka J. (2022). Geomagnetic Detection of the Atmospheric Acoustic Resonance at 3.8 mHz During the Hunga Tonga Eruption Event on 15 January 2022. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 127(7), e2022JA030540.
https://doi.org/10.1029/2022JA030540
Yuen D. A., Scruggs M. A., Spera F. J., Zheng Y., Hu H., McNutt S. R., Thompson G., Mandli K., Keller B. R., Wei S. S., Peng Z., Zhou Z., Mulargia F., Tanioka Y. (2022). Under the surface: Pressure-induced planetary-scale waves, volcanic lightning, and gaseous clouds caused by the submarine eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai volcano. Earthquake Research Advances. 2(3), 100134.
https://doi.org/10.1016/j.eqrea.2022.100134
Zhang S.-R., Vierinen J., Aa E., Goncharenko L. P., Erickson P. J., Rideout W., Coster A. J., Spicher A. (2022). 2022 Tonga Volcanic Eruption Induced Global Propagation of Ionospheric Disturbances via Lamb Waves. Frontiers in Astronomy and Space Sciences. 9, 871275.
