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洪加哈派火山喷发期间固体地球大气相互作用力

何曼芬
导读 2022 年 1 月 15 日发生的洪加汤加-洪加哈派海底火山喷发在地球上产生了冲动的向下反作用力,在整个星球上辐射波。地质学家在大约50秒...

2022 年 1 月 15 日发生的洪加汤加-洪加哈派海底火山喷发在地球上产生了冲动的向下反作用力,在整个星球上辐射波。地质学家在大约50秒内分析了远震波和瑞利波,以确定力历史,并提供了对整个火山喷发过程的见解。在此过程中产生的声波与传统海啸波一起在陆地上产生了宽带地面运动。

在《科学进展》杂志上发表的一份新报告中,Ricardo Garza-Girόn和加州大学圣克鲁斯分校、加州科学中心、加州理工学院实验室和法国斯特拉斯堡大学的地球和行星科学研究小组描述了围绕这一过程的固体地球 - 大气相互作用。

洪加汤加-洪加哈派火山爆发

由于岩浆和水之间的相互作用,2022 年 1 月 15 日发生的洪加汤加-洪加哈派火山喷发产生了以往任何火山喷发中最高的羽流。由于海底火山喷发,海洋表面的岩浆-水相互作用程度,该事件在平流层中部产生了强烈的水蒸气异常。

这一过程同时产生了全球电离层和大气层观测到的近590,000次雷击,部分由声重力波和全球波驱动。这一现象是自1991年菲律宾皮纳图博火山喷发以来发生的最大喷发。在这项工作中,Garza-Girόn和他的团队提出了几种方法来量化和表示围绕该现象的地面机制。

基本力量

与2022年汤加火山爆发有关的仪探测到的动有三个基本力。这些包括由喷发过程本身产生的直接波,以及分别与向下反作用力和大气声波喷发有关的大气扰动相关的另外两种相互作用。在岩浆储层和管道系统中的快速压力放气过程中,撞击地球的向下反作用力可以在源头起作用,以快速排出喷发射流中的物质。

该过程涉及力系统的复杂组合,这些力系统几乎巧合地降低了岩浆系统中的压力,将物质移动到火山表面并将其喷射到大气中。研究小组整理了一个全面的、时变的、分析性的表征过程,以提供对喷发最活跃阶段所涉及的源的见解。

直接反作用力和共振力

研究小组计算了来自源位置的体波和表面波的轴对称辐射,以评估爆炸性喷发期间看到的快速垂直喷发过程。综上所述,P波和瑞利波信号显示了持续约四个半小时的爆炸性喷发序列,以产生在地球上看到的反作用力。

在这些评估之后,研究人员注意到2022年汤加火山喷发的窄带长周期动如何显示出共振瑞利波与1991年皮纳图博喷发期间看到的相似之处。在源点计算的振荡力在事件发生后约4,500秒处显示出较大的放大,以表明大气声学静止模式发展所需的时间。

展望

通过这种方式,Ricardo Garza-Girόn及其同事展示了罕见的,非常大的火山喷发的动力学的深远影响。2022年汤加火山喷发产生的观测到的波浪运动遍及陆地、海洋和大气层。爆发和高能喷发过程表明了水与岩浆之间的相互作用,以及管道稳定性的动态变化。

研究人员计算了近年来最有活力的火山事件期间作用在地球上的时间积分累积力。科学家团队进一步包括力脉冲模型,以描述在火山事件期间如何通过大气声振荡维持陆地和空气之间的进一步相互作用。