200.000 rayos: la erupción de Hunga en Tonga produjo el rayo más intenso registrado

La erupción produjo 2.600 destellos por minuto a máxima intensidad. Los científicos usaron rayos para mirar dentro de la nube de ceniza, descubriendo nuevos detalles sobre la línea de tiempo de la erupción.

• La erupción del 15 de enero duró al menos 11 horas, varias horas más de lo que se sabía anteriormente.
• El penacho produjo los destellos más altos jamás medidos, de 20 a 30 kilómetros (12 a 19 millas) sobre el nivel del mar.
• Un rayo «surfeó» olas gigantes que ondearon a través de la columna volcánica
• Los datos de rayos revelan fases de erupción previamente desconocidas, informan el monitoreo futuro del riesgo volcánico

La erupción del volcán Hunga en Tonga el 15 de enero de 2022 sigue batiendo récords. La erupción creó una tormenta eléctrica de «sobrecarga» que produjo el rayo más intenso jamás registrado, según un nuevo estudio. Hubo casi 200.000 destellos en la columna volcánica durante la erupción, con un máximo de más de 2.600 destellos por minuto, encontraron los investigadores.

Cuando el volcán submarino entró en erupción en el Océano Pacífico Sur, generó una columna de ceniza, agua y gas magma de al menos 58 kilómetros (36 millas) de altura. El enorme penacho dio a los científicos información útil sobre la extensión de la erupción, pero también oscureció la ventilación desde la vista del satélite, lo que dificulta el seguimiento de los cambios en la erupción a medida que avanzaba.

Mapas de la columna volcánica y el desarrollo de rayos el 15 de enero de 2022, con horas mostradas en UTC. La escala de grises proporciona alturas estereoscópicas de las nubes, los puntos azules muestran los rayos detectados por las redes terrestres de RF en el siguiente minuto y la escala de color violeta-amarillo muestra los rayos detectados ópticamente por el sensor GLM.

indica fotogramas con rayos detectados ópticamente. Se producen al menos cuatro rayos separados entre las 04:16 y las 05:51, seguidos de una última explosión entre las 08:38 y las 08:48. El anillo inicial y más prominente (visible en los primeros cuatro fotogramas) se concentró en el borde de ataque de una onda gravitacional dentro de la nube paraguas superior. Los círculos rosados ​​delinean el anillo de rayos en dos marcos, mostrando una tasa de expansión (promedio) superior a 60 ms−1. La advección hacia el oeste del paraguas superior comienza a revelar nubes de nivel inferior a las 05:37. Los polígonos discontinuos blancos delinean las ubicaciones de los relámpagos, mostrando su movimiento hacia el oeste con la nube paraguas estratosférica. Las islas locales están delineadas en negro. Crédito: Van Eaton et al. (2023), Cartas de investigación geofísica, doi: 10.1029/2022GL102341

Los datos de rayos de alta resolución de cuatro fuentes separadas, nunca antes utilizados en conjunto, ahora han permitido a los científicos observar esa columna, descubrir nuevas etapas en el ciclo de vida de la erupción y obtener información sobre el extraño clima que creó.

«Esta erupción desencadenó una tormenta eléctrica sobrealimentada como nunca antes habíamos visto», dijo Alexa Van Eaton, vulcanóloga del Servicio Geológico de los Estados Unidos que dirigió el estudio. «Estos hallazgos demuestran una nueva herramienta que tenemos para monitorear volcanes a la velocidad de la luz y ayudan al papel del USGS en proporcionar advertencias de peligro de cenizas a los aviones». El estudio fue publicado enCartas de investigación de geofísica

que publica informes breves de alto impacto con implicaciones inmediatas que abarcan todas las ciencias de la tierra y el espacio.

La tormenta se desarrolló porque la expulsión altamente energética de magma ocurrió a través del océano poco profundo, dijo Van Eaton. La roca fundida vaporizó el agua de mar, que surgió en la columna y finalmente formó colisiones electrizantes entre la ceniza volcánica, el agua sobreenfriada y el granizo. La tormenta perfecta para los relámpagos.
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Durante la erupción del volcán Hunga de Tonga el 15 de enero de 2022 se produjeron más de 200 000 destellos, que se muestran como puntos azules. Nuevos análisis de la intensidad de los rayos de la erupción revelaron que la tormenta volcánica fue la más intensa jamás registrada y brindaron nuevos conocimientos la progresión de la erupción Crédito: Van Eaton et al. (2023), Cartas de investigación geofísica, doi: 10.1029/2022GL102341

Al combinar datos de sensores que miden la luz y las ondas de radio, los científicos monitorearon los destellos y estimaron su altura. La erupción produjo poco más de 192 000 destellos (que consisten en casi 500 000 impulsos eléctricos), alcanzando un máximo de 2615 destellos por minuto. Algunos de estos rayos alcanzaron altitudes sin precedentes en la atmósfera terrestre, entre 20 y 30 kilómetros (12 a 19 millas) de altura.

«Con esta erupción, hemos descubierto que las columnas volcánicas pueden crear las condiciones para la caída de rayos mucho más allá del ámbito de las tormentas meteorológicas que hemos observado anteriormente», dijo Van Eaton. «Resulta que las erupciones volcánicas pueden crear rayos más extremos que cualquier otro tipo de tormenta en la Tierra».

Los rayos proporcionaron información no solo sobre la duración de la erupción, sino también sobre su comportamiento a lo largo del tiempo.

«La erupción duró mucho más que la hora o dos observadas inicialmente», dijo Van Eaton. “La actividad del 15 de enero creó penachos volcánicos durante al menos 11 horas. En realidad, solo al observar los datos de los rayos pudimos lograrlo.

Los investigadores observaron cuatro fases distintas de actividad eruptiva, definidas por la altura de las columnas y la velocidad del rayo a medida que aumentaba y disminuía. Los conocimientos obtenidos al vincular la intensidad de los rayos con la actividad eruptiva pueden proporcionar un mejor seguimiento y predicción inmediata de los peligros relacionados con la aviación durante una gran erupción volcánica, incluido el desarrollo y el movimiento de nubes de ceniza, dijo Van Eaton. Es un desafío importante obtener información confiable sobre las columnas volcánicas al inicio de una erupción, especialmente para volcanes submarinos remotos. Aprovechar todas las observaciones de largo alcance disponibles, incluidos los rayos, mejora la detección temprana para mantener a los aviones y las personas fuera de peligro.

«No fue solo la intensidad de los rayos lo que nos atrajo», dijo Van Eaton. Ella y sus colegas también estaban desconcertados por los anillos concéntricos de rayos, centrados en el volcán, que se expandían y contraían con el tiempo. “La escala de estos anillos de rayos nos dejó boquiabiertos. Nunca antes habíamos visto algo así, no hay nada igual en las tormentas meteorológicas. Se han observado anillos de relámpagos únicos, pero no múltiples, y son diminutos en comparación.

La intensa turbulencia a gran altura fue nuevamente responsable. El penacho inyectó tanta masa en la atmósfera superior que emitió ondas en la nube volcánica, como guijarros cayendo en un estanque. Los relámpagos parecían «surfear» estas olas y moverse hacia afuera como anillos de 250 kilómetros de ancho.

Como si todo eso no fuera suficiente para hacer fascinante esta erupción, representa un estilo de vulcanismo conocido como freatopliniano, que ocurre cuando un gran volumen de magma entra en erupción a través del agua. Anteriormente, este estilo de erupción solo se conocía a partir del registro geológico y nunca se había observado con instrumentación moderna. La erupción de Hunga cambió todo eso.

«Fue como desenterrar un dinosaurio y verlo caminar sobre cuatro patas», dijo Van Eaton. «Te quita el aliento». Referencia: «Anillos de relámpagos y ondas de gravedad: información sobre la pluma de erupción gigante del volcán Hunga de Tonga el 15 de enero de 2022» por Alexa R. Van Eaton, Jeff Lapierre, Sonja A. Behnke, Chris Vagasky, Christopher J. Schultz, Michael Pavolonis, Kristopher Bedka y Konstantin Khlopenkov 20 de junio de 2023,Cartas de investigación de geofísica
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