Извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай 15 января 2022 года в южной части Тихого океана вызвало ударную волну, охватившую весь мир, и вызвало цунами в Тонге, Фиджи, Новой Зеландии, Японии, Чили, Перу и США. .

Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Академия наук Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) и Университета Мэриленда.

Согласно исследованию, причиной этих атмосферных изменений стало огромное количество водяного пара , выброшенного в стратосферу подводным вулканом. Стратосфера находится примерно на высоте 8–30 миль над поверхностью Земли, где находится защитный озоновый слой .

«Извержение Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай было поистине экстраординарным, поскольку оно выбросило около 300 миллиардов фунтов воды в обычно сухую стратосферу, что представляет собой просто невероятное количество воды за одно событие», — сказал Дэвид Уилмут, представитель проекта ученый SEAS и первый автор статьи.

«Это извержение поставило нас на неизведанную территорию», — сказал Росс Салавич, профессор Междисциплинарного центра наук о системе Земли Университета Мэриленда и соавтор исследования. «За всю историю спутниковых записей мы никогда не видели такого большого количества водяного пара , выброшенного в атмосферу, и наша статья является первой, в которой рассматриваются последствия ниже по течению в обширных регионах обоих полушарий в месяцы после извержения с использованием спутниковых данных и глобальная модель».

Извержение Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай стало крупнейшим взрывом, когда-либо зарегистрированным в атмосфере. Извержение выбросило аэрозоли и газы глубоко в стратосферу. Некоторое количество материала достигло нижних слоев мезосферы, на высоте более 30 миль над поверхностью Земли, на высоте, никогда не регистрируемой при извержении вулкана. Предыдущие исследования показали, что извержение увеличило содержание водяного пара в стратосфере на 10% по всему миру, а в некоторых районах южного полушария его концентрация была еще выше.

Уилмут, Салавич и остальные члены исследовательской группы использовали данные микроволнового эхолота (MLS) на борту спутника НАСА «Аура», чтобы отслеживать не только то, как водяной пар перемещался по земному шару, но также отслеживать температуру и уровни монооксида хлора (ClO). , озон (O 3 ), азотная кислота (HNO 3 ) и хлористый водород (HCl) в стратосфере в течение года после извержения. Затем они сравнили эти измерения с данными, собранными MLS с 2005 по 2021 год до извержения.

Команда обнаружила, что введение водяного пара и диоксида серы (SO 2 ) изменило как химический состав, так и динамику стратосферы. С точки зрения химии, SO 2 привел к увеличению содержания сульфатных аэрозолей, что обеспечило новые поверхности для протекания химических реакций .

«Некоторые реакции, которые могут не происходить вообще или происходить медленно, могут происходить быстрее, если есть аэрозоли, на которых эти реакции могут происходить», — сказал Уилмут. «Впрыск SO 2 из вулкана позволил образоваться сульфатным аэрозолям, а присутствие водяного пара привело к дополнительному образованию сульфатных аэрозолей».

Повышенное содержание сульфатных аэрозолей и водяного пара запустило цепочку событий в сложной химии атмосферы, которая привела к широкомасштабным изменениям концентраций ряда соединений, включая озон.

Дополнительный водяной пар также оказал охлаждающее действие в стратосфере, что привело к изменению циркуляции, что привело к уменьшению содержания озона в южном полушарии и увеличению содержания озона над тропиками.

Исследователи обнаружили, что пиковое снижение содержания озона произошло в октябре, через девять месяцев после извержения.

«У нас наблюдалось огромное увеличение количества водяного пара в стратосфере при небольшом увеличении содержания сульфатов, что вызвало серию событий, приведших к значительным изменениям температуры и циркуляции ClO, HNO 3 , HCl, O 3 и других газов» , — Уилмут . сказал.

Далее исследователи надеются продолжить исследование, проследив за воздействием вулкана в 2023 году и далее, когда водяной пар перемещается из тропиков и средних широт к полюсу Южного полушария, где он потенциально может усилить потери озона в Антарктике. Ожидается, что водяной пар будет оставаться на возвышении в стратосфере в течение нескольких лет.