Глобальні варіації геомагнітного поля, викликані вибухом вулкану Тонга 15 січня 2022 р.
DOI:
https://doi.org/10.15407/knit2023.04.078Ключові слова:
атмосферна гравітаційна хвиля, вибух, вибухова хвиля, вулкан Тонга, магнітний ефект, МГД хвиля, удавана швидкість, цунамі, час запізнюванняАнотація
Вибух вулкану Тонга 15 січня 2022 р. призвів до значних збурень у системі Земля (літосфера, Світовий океан) – атмосфера – іоносфера – магнітосфера. Мета цієї роботи – викладення результатів дослідження глобальних варіацій геомагнітного поля, викликаних вибухом вулкану Тонга 15 січня 2022 р.Для аналізу варіацій X-, Y- і Z-компонентів геомагнітного поля використано реєстрації на 12 станціях світової мережі INTERMAGNET. Під час обробки часових рядів спочатку віднімався тренд, обчислений на інтервалі 60 хв з кроком в 1 хв, а потім застосовувався системний спектральний аналіз. Аналіз стану космічної погоди дозволив обрати у якості контрольних днів 13 та 17 січня 2022 р. Аналіз часових варіацій рівня усіх компонентів геомагнітного поля показав наступне. У день вибуху вулкану приблизно після 04:21 мали місце суттєві варіації рівня усіх компонентів, проте найбільші варіації спостерігалися у рівні Y-компонента. Найменший час запізнювання складав 6 хв. При цьому квазіперіодичні варіації геомагнітного поля з періодом 4…4.5 хв і амплітудою ~ 2 нТл були викликані акустичним резонансом у полі стоячої акустичної хвилі, згенерованої вибухом вулкану. Крім того, виявлено шість груп можливих збурень, стимульованих вибухом вулкану. Важливо, що у кожній групі час запізнювання збурень зростав при збільшенні відстані між вулканом і станцією. Встановлено, що збурення переносилися зі швидкостями, близькими до 4, 1.5, 1 км/с та 500, 313 і 200 м/с. Такі швидкості характерні для повільних МГД хвиль, вибухової хвилі, атмосферної гравітаційної хвилі, хвилі Лемба та іоносферної хвилі від цунамі.
Посилання
Sorokin V. M., Fedorovich G. V. (1982). The physics of slow MHD waves in the ionospheric plasma. Moscow: Energoatomizdat.
Chernogor L. F. (2008). Advanced methods of spectral analysis of quasiperiodic wave-like processes in the ionosphere: Specific features and experimental results. Geomagn. Aeron. 2008. 48, № 5. С. 652-673. DOI:10.1134/S0016793208050101
https://doi.org/10.1134/S0016793208050101
Chernogor L. F. (2009). Radiophysical and Geomagnetic Effects of Rocket Engine Burn: Monograph. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv National University Publ.
Chernogor L. F. (2012). Physics and ecology of the catastrophes. (Kharkiv, Ukraine: V. N. Karazin Kharkiv National University Publ.) [in Russian].
Chernogor L. F. Physical effects of the January 15, 2022, powerful Tonga volcano explosion in the Earth-atmosphere-ionosphere-magnetosphere system. Space Science and Technology. [in Press].
Chernogor L. F. Ionospheric total electron content variations caused by the Tonga volcano explosion of January 15, 2022. Space Science and Technology. [in Press].
Chernogor L. F., Holub M. Yu. Large-scale geomagnetic field disturbances accompanied by the powerful explosion of the Tonga volcano on January 15, 2022. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, series «Radio Physics and Electronics». [in Press].
Chernogor L. F., Mylovanov Y. B. Reduction in the Electron Density Produced by the Tonga Volcano Explosion on January 15, 2022. Kinematics and Physics of Celestial Bodies. [in Press].
Chernogor L. F., Mylovanov Y. B., Dorohov V. L. Ionospheric effects of the shock wave generated by the explosion of the Tonga volcano on January 15, 2022. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, series «Radio Physics and Electronics». [in Press].
Chernogor L. F., Shevelev M. B. A statistical study of the explosive waves launched by the Tonga super-volcano on January 15, 2022. Space Science and Technology. [in Press].
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. Space Weather. 20(7), e2022SW003101. DOI:10.1029/2022SW003101
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. DOI:10.1029/2022JA030527
https://doi.org/10.1029/2022JA030527
Adushkin V. V., Rybnov Y. S., Spivak A. A. (2022). Wave-Related, Electrical, and Magnetic Effects Due to the January 15, 2022 Catastrophic Eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Volcano. J. Volcanolog. Seismol. 16(4), 251-263. DOI:10.1134/S0742046322040029
https://doi.org/10.1134/S0742046322040029
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. DOI:10.1029/2022GL098827
https://doi.org/10.1029/2022GL098827
Burt S. (2022). Multiple airwaves crossing Britain and Ireland following the eruption
https://doi.org/10.1002/wea.4182
of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai on 15 January 2022. Weather. Special Issue:
The January 2022 eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. 77(3), 76-81. DOI:10.1002/wea.4182
https://doi.org/10.1002/wea.4182
Carvajal M., Sepúlveda I., Gubler A., Garreaud R. (2022). Worldwide signature of the 2022 Tonga volcanic tsunami. Geophysical Research Letters. 49(6), e2022GL098153. DOI:10.1029/2022GL098153
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. DOI:10.3390/rs14092179
https://doi.org/10.3390/rs14092179
Chernogor L. F. (2022). Effects of the Tonga volcano explosion on January 15, 2022. International Conference "Astronomy and Space Physics in the Kyiv University" in part of the World Science Day for Peace and Development. October 18 - 21, 2022. Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. 12-13.
https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580141
Chernogor L. F. (2022). Electrical Effects of the Tonga Volcano Unique Explosion on January 15, 2022. International Conference "Astronomy and Space Physics in the Kyiv University" in part of the World Science Day for Peace and Development. October 18 - 21, 2022. Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. 79-80.
https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580141
Chernogor L. F. (2022). Magnetospheric Effects That Accompanied the Explosion of the Tonga Volcano on January 15, 2022. International Conference "Astronomy and Space Physics in the Kyiv University" in part of the World Science Day for Peace and Development. October 18 - 21, 2022. Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. 81-82.
Chernogor L. F. (2022). Magnetic Effects of the Unique Explosion of the Tonga Volcano. International Conference "Astronomy and Space Physics in the Kyiv University" in part of the World Science Day for Peace and Development. October 18 - 21, 2022. Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. 89-90.
Chernogor L. F. (2022). The Tonga super-volcano explosion as a subject of applied physics. International Scientific Conference "Electronics and Applied Physics", APHYS 2022. 18-22 October, 2022. Kyiv, Ukraine. P. 130-131.
Chernogor L. F., Blaunstein N. (2013). Radiophysical and Geomagnetic Effects of Rocket Burn and Launch in the Near-the-Earth Environment. Boca Raton, London, New York: CRC Press. Taylor & Francis Group.
Chernogor L. F, Mylovanov Y. B., Dorohov V. L. (2022). Ionospheric Effects accompanying the January 15, 2022 Tonga Volcano Explosion. International Conference "Astronomy and Space Physics in the Kyiv University" in part of the World Science Day for Peace and Development. October 18 - 21, 2022. Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. 83-84.
Chernogor L. F, Shevelev M. B. (2022). Statistical characteristics of atmospheric waves, generated by the explosion of the Tonga volcano on January 15, 2022. International Conference "Astronomy and Space Physics in the Kyiv University" in part of the World Science Day for Peace and Development. October 18 - 21, 2022. Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. 85-86.
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. 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. DOI:10.1007/s00024-022-03058-0
https://doi.org/10.1007/s00024-022-03058-0
Iyemori T., Nishioka M., Otsuka Y. et al. (2022). A confirmation of vertical acoustic resonance and field-aligned current generation just after the 2022 Hunga Tonga Hunga Ha'apai volcanic eruption. Earth Planets Space. 74. id:103. DOI:10.1186/s40623-022-01653-y
https://doi.org/10.1186/s40623-022-01653-y
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. DOI:10.1126/science.abo4364
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. DOI:10.1007/s00024-022-03046-4
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. DOI:10.1029/2022GL099002
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. DOI:10.1029/2022GL098222
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. DOI:10.1126/science.abo7063
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). DOI:10.1126/science.abo7063
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. DOI:10.1029/2022GL098324
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. DOI:10.1007/s00024-022-03017-9
https://doi.org/10.1007/s00024-022-03017-9
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
Soares G., Yamazaki Y., Matzka J. (2022). Localized geomagnetic disturbance due to ionospheric response to the Hunga Tonga eruption on January 15, 2022. Geophysical Research Letters. DOI:10.1002/essoar.10510482.1
https://doi.org/10.1002/essoar.10510482.1
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. DOI:10.1186/s40623-022-01614-5
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. DOI:10.1186/s40562-022-00232-z
https://doi.org/10.1186/s40562-022-00232-z
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. DOI:10.1029/2022GL098158
https://doi.org/10.1029/2022GL098158
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. DOI: 10.1029/2022JA030540
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. doi:10.1016/j.eqrea.2022.100134
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. doi:10.3389/fspas.2022.871275
