科學家們正在競相瞭解上週末湯加火山爆發引發的地球大氣層中一系列令人費解的巨大波紋。衛星資料顯示，這次事件——有人擔心這可能已經摧毀了這個太平洋島國——引發了一種不尋常的大氣重力波模式。以前的火山爆發沒有產生過這樣的訊號，這讓專家們感到困惑。
“這真的很獨特。我們以前從未在資料中看到過這樣的情況，”德國於利希超級計算中心的大氣科學家 Lars Hoffmann 說。
這一發現是在 1 月 14 日洪加湯加-洪加哈阿帕伊火山爆發後數小時內，美國宇航局 Aqua 衛星上搭載的大氣紅外探測儀 (AIRS) 收集的影像中發現的。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事。
它們顯示了數十個同心圓，每個同心圓代表大氣氣體中快速移動的波浪，綿延超過 16,000 公里。這些波浪從海面到達電離層，研究人員認為它們可能在全球範圍內傳播了好幾次。
“漂亮的同心波浪圖案”
“這臺儀器已經運行了大約 20 年，我們從未見過如此漂亮的同心波浪圖案，”Hoffmann 補充道。
大氣重力波發生在空氣柱中大氣中的空氣分子垂直而非水平擾動時。當風在越過山頂時速度加快，或者由於區域性天氣系統中的對流時，可能會發生這種情況。
上下波浪透過大氣層傳遞能量和動量，並且通常透過它們導致高雲以一系列波紋形式形成的方式來顯示其影響。
理論上，火山爆發時熱空氣和火山灰快速向上湧入高層大氣可能會引發更大規模的重力波。但是，自從 AIRS 儀器於 2002 年 5 月發射以來，在分析以往的火山爆發時，從未觀察到類似的情況。
英國巴斯大學的大氣物理學家 Corwin Wright 說：“這正是真正讓我們感到困惑的地方。 “這一定與正在發生的物理現象有關，但我們還不知道是什麼。”
他和他的同事懷疑，高層大氣中“一大堆亂七八糟的熱氣體”可能是引發波浪的原因。他說，熱氣體“正在上升到平流層高處並撞擊周圍的空氣”。
火山爆發聲遍及全球
洪加湯加-洪加哈阿帕伊火山的爆發聲遍及南太平洋，甚至在美國部分地區也能聽到。火山灰覆蓋了湯加的許多地區，但電力、電話線和網際網路連線的中斷使得援助機構難以評估人員傷亡和損失的程度。
賴特是第一個在霍夫曼提供的資料中發現波浪模式的人，他說影像顯示了看起來像是波浪大小和型別的混合物。
他說，大氣中的對流似乎“非常複雜且凹凸不平，並且同時產生了一系列事物”。 “這就是我們目前認為正在發生的事情，但我們只觀察了幾個小時。”
這一發現是由英國牛津大學氣候科學家 Scott Osprey 於 1 月 15 日傳送給 Wright 的一條 推文 促成的，他問道：“哇，我想知道這次火山爆發產生的大氣重力波有多大？！”
爆發速度
奧斯普雷說，這次火山爆發在產生這些波浪方面可能是獨一無二的，因為它相對於其他火山爆發發生得非常快。“這次事件似乎在幾分鐘內就結束了，但它是爆炸性的，正是這種衝動很可能引發了一些強烈的重力波，”他說。
火山爆發可能只持續了片刻，但其影響可能是持久的。奧斯普雷說，重力波會干擾熱帶地區風向的週期性逆轉，這可能會影響遠至歐洲的天氣模式。“我們將非常仔細地觀察其如何演變，”他說。
紐約市哥倫比亞大學海洋地球物理學家 Vicki Ferrini 說，從火山爆發中收集到的影像和資料“非常壯觀”，併為科學家們提供了一個令人興奮的機會。但她補充說，她和其他人仍然深切關注湯加人民，特別是考慮到到目前為止還沒有關於災難規模的詳細資訊。
紐西蘭的研究人員表示，他們正在密切監測火山，以防進一步爆發。奧克蘭大學火山學家 Shane Cronin 說：“我們只是密切關注。”他說，火山可能會從地下深處獲得大量岩漿補給，併產生更具爆炸性的噴發。但如果它耗盡了主要供應，它可能只會產生較小的噴發，大部分隱藏在海面之下。
本文經許可轉載，並於 2022 年 1 月 18 日 首次發表。