Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Приводятся результаты регистрации акустических волн, вызванных извержением вулкана Хунга-Тонга в южной части Тихого океана 15 января 2022 г., в Восточной Сибири на расстоянии около 11230 км от места извержения. Полученный акустический сигнал интерпретируется как совокупность атмосферных волн в широком диапазоне колебаний. По структуре сигнал подобен зарегистрированным ранее сигналам от мощных источников, таких как термоядерный взрыв на Новой Земле 1961 г. и взрыв Тунгусского метеорита 1908 г. Акустический сигнал предваряют три цуга низкочастотных затухающих колебаний. Мы предполагаем, эти три цуга колебаний связаны с тремя стадиями в извержении вулкана Хунга-Тонга: 1) разрушении о-ва Тонга и образованием подводной кальдеры; 2) выход горячей магмы из кальдеры на поверхность океана и выброс в атмосферу большого объема перегретого пара; 3) образование слоистой структуры из смеси перегретого пара, пепла и тефры на поверхности океана и образование эруптивной конвективной колоны. Последовательные фазы извержения могли способствовать возбуждению акустических колебаний в широком диапазоне периодов, включая волны Лэмба, внутренние гравитационные волны (ВГВ) и инфразвук. В работе сравниваются структуры акустических сигналов, зарегистрированных 15.01.2022 в Сибири на расстоянии более 11000 км и на Аляске на расстоянии более 9300 км от вулкана. На основе решения линеаризованного уравнения Кортевега — де Вриза дается оценка энергии, выделившейся при извержении вулкана.
атмосфера, акустическая волна, Лэмба волна, инфразвук, извержение вулкана, Тунгусский метеорит, однородная атмосфера, энергия извержения
1. Адушкин В.В, Рыбнов Ю.С, Спивак А.А. Геофизические эффекты извержения вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай 15.01.2022. Доклады Академии наук. Науки о Земле. Вулканология. 2022. Т. 504, № 2. С. 156-162. DOI: 10.31857/ S2686739722060032.
2. Гарова Е. Ферапонтов И. Четыре сигнала Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай. Как из Москвы выглядел взрыв вулкана в Тихом океане. N Plus. 21.01.2022. URL: https://nplus1.ru/material/2022/01/21/tonga (дата обращения 12 июня 2023 г.).
3. Гордеев Е.И., Фирстов П.П., Куличков С.Н., Махмудов Е.Р. Инфразвуковые волны от извержения вулканов Камчатки. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 4. С. 456-468.
4. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
5. Гостинцев Ю.А, Иванов Е.А., Анисимов С.В. и др. О механизме генерации инфразвуковых волн в атмосфере большими пожарами. Доклады Академии наук. 1985. Т. 283, № 3. С. 573-576.
6. Добрынин В.А., Сорокин А.Г. Атмосферные эффекты извержения вулкана Тонга. Сборник Трудов XXXV сессии Российского акустического общества. М.: ГЕОС, 2023. С. 489-494. DOI:https://doi.org/10.34756/GEOS.2023.17.38487.
7. Ерущенков А.И., Филиппов А.Х., Макухин В.Л. Инфразвуковые волны от молниевого разряда. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1976. Вып. 38. С. 73-78.
8. Куличков С.Н. О распространении волн Лэмба в атмосфере вдоль земной поверхности. Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. Т. 23, № 12. С. 1251-1261.
9. Мартинес-Беденко В.А., Пилипенко В.А., Шиокава К., Акбашев Р.Р. Электромагнитные УНЧ/КНЧ-колебания, вызванные извержением вулкана Тонга. Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9, №. 1. С. 41-59. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-91202306.
10. Рыбнов Ю.С., Соловьев С.П., Крашенинников А.В., Рыбнов С.Ю. Вариации геофизических полей при извержения вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай 15 января 2022 г. Динамические процессы в геосферах. 2023. Т. 15, № 1. С. 63-72. DOI:https://doi.org/10.26006/29490995_2023_15_1_63.
11. Сорокин А.Г. Инфразвуковое излучение Челябинского метеороида. Солнечно-земная физика. 2013. Вып. 24. С. 58-63.
12. Сорокин А.Г., Добрынин В.А. О методике исследования инфразвуковых волн от гроз. Солнечно-земная физика. 2022. Т. 8, № 1. С. 62-69. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-81202208.
13. Adam D. Tonga volcano eruption created puzzling ripples in Earth’s atmosphere. Nature. 2022. Vol. 601. P. 497. DOI:https://doi.org/10.1038/d41586-022-00127-1.
14. Astafyeva E., Maletckii B., Mikesell T.D., et al. The 15 January 2022 Hunga Tonga eruption history as inferred from ionospheric observations. Geophys. Res. Lett. 2022. Vol. 49. e2022GL098827. DOI:https://doi.org/10.1029/2022GL098827.
15. Brachett N., Brown D., Mialle P., et al. Monitoring the Earth’s Atmosphere with the Global IMS Infrasound Network. Geophysical Research Abstracts. 2010. Vol. 12. EGU2010-10773.
16. Calais E., Minster J.B., Hofton M.A., Hedlin H. Ionospheric signature of surface mine blasts from Global Positioning System measurements. Geophysical Journal International, 1998. Vol. 132, iss. 1. P. 191-202. DOI:https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.1998.00438.x.
17. Carpenter E.W., Harwood G., Whiteside T. Microbarograph records from Russian large nuclear explosions. Nature. 1961. Vol. 192, no. 4805. P. 847.
18. Dessler A.J. Infrasonic thunder. J. Geophys. Res. 1973. Vol. 78, no. 12. P. 1889-1896.
19. Dolgikh G., Dolgikh S., Ovcharenko V. Initiation of infrasonic geosphere waves caused by explosive eruption of Hunga Tonga-Hunga Haapai volcano. Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, 1061. DOI:https://doi.org/10.3390/jmse10081061.
20. Donn W.L., Ewing M. Atmospheric waves from nuclear explosions. Part II. The Soviet Test 30 October, 1961. J. Atmos. Sci. 1962. Vol. 19, iss. 3. P. 264-273.
21. Duncombe J. The surprising reach of Tonga’s giant atmospheric waves. Eos. 2022. DOI:https://doi.org/10.1029/2022EO220050.
22. Edwards W.N., Brown P.G., ReVelle D.O. Estimates of meteoroid kinetic energies from observations of infrasonic airwaves. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2006. Vol. 68. P. 1136-1160. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.02.010.
23. Fee D., Matoza R.S. An overview of volcano infrasound: From hawaiian to plinian, local to global. J. Volcanology and Geothermal Res. 2013. Vol. 249. P. 123-139. DOI: 10.1016/ j.jvolgeores.2012.09.002.
24. Garrett C.J.R. Atmospheric edge waves. Quart. J. Roy. Meteorological Soc. 1969. Vol. 95. P. 731-753.
25. Harkrider D.C. Theoretical and observed acoustic-gravity waves from explosion sources in the atmosphere. J. Geophys. Res. 1964. Vol. 69, no. 24. P. 5295-5321.
26. Heki K. Explosion energy of the 2004 eruption of the Asama Volcano, central Japan, inferred from ionospheric disturbances. Geophys. Res. Lett. 2006. Vol. 33, iss. 14. L14303. DOI:https://doi.org/10.1029/2006GL026249.
27. Kulichkov S.N., Chunchuzov I.P., Popov O.E., et al. 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. 2022. Vol. 179. P. 1533-1548. DOI:https://doi.org/10.1007/s00024-022-03046-4.
28. Maeda K., Young J.J. Propagation of the Pressure Waves Produced by Auroras. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 1966. Vol. 18, no. 2. P. 275-299.
29. Matoza R., Fee D., Assink J., et al. Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga. Science. 2022. Vol. 377, iss. 6601. P. 95-100. DOI:https://doi.org/10.1126/science.abo7063.
30. Pasko V.P. Mechanism of infrasonic pulses from thunderclouds. J. Geophys. Res. 2009. Vol. 114, D08205. DOI: 10.1029/ 2008JD011145.
31. Pierce A.D., Pousey J.W. Theory of excitation and propagation of Lamb’s atmospheric edge mode from nuclear explosions. Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1971. Vol. 26. P. 341-368.
32. ReVelle D.O. Historical detection of atmospheric impacts by large bolides using acoustic-gravity waves. Annals of the New York Academy of Sciences. 1997. Vol. 822. P. 284-302. DOI:https://doi.org/10.1111/j.1749-6632-1997.tb48347.xS.
33. Thurin J., Tape C., Modrak R. Multi-Event Explosive Seismic Source for the 2022 Mw 6.3 Hunga Tonga Submarine Volcanic Eruption. The Seismic Records. 2022. Vol. 2, iss. 4. P. 217-226. DOI:https://doi.org/10.1785/0320220027.
34. Vergoz J., Hupe P., Listowski C., et al. IMS observations of infrasound and acoustic-gravity waves produced by the January 2022 volcanic eruption of Hunga Tonga: A global analysis. Earth and Planet. Sci. 2022. Vol. 591. 117639. DOI:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117639.
35. Wright C.J., Hindley N., Alexander M.J., et al. Tonga eruption triggered waves propagating globally from surface to edge of space. Earth and Space Science Open Archive. 2022. Vol. 609, iss. 7928. P. 741-746. DOI:https://doi.org/10.1002/essoar.10510674.1.
36. Liu X., Xu J., Yue J., Kogure M. Strong gravity waves associated with Tonga volcano eruption revealed by SABER observations. Geophys. Res. Lett. 2022. Vol. 49, iss. 10, e2022GL098339. DOI:https://doi.org/10.1029/2022GL098339.
37. Yamomoto R. The microbarographic oscillations produced by the explosions of hydrogen bombs. Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ. 1954. Vol. 32. P. 120-133.
38. URL: https://twitter.com/NWSAlaska/status/1482431322740060162?cxt=HHwWhMCrveHb05IpAAAA (дата обращения 12 июня 2023 г.).
39. URL: https://www.reuters.com/graphics/TONGA-VOLCANO/LIGHTNING/zgpomjdbypd/ (дата обращения 12 июня 2023 г.).
