L’éruption volcanique de Hunga Tonga qui a envoyé des ondes de choc à travers la Terre en janvier 2022 a généré le nuage volcanique le plus élevé depuis au moins l’éruption du Krakatoa de 1883, rapporte une nouvelle étude. Et la quantité d’eau que le volcan a injectée dans l’atmosphère terrestre a peut-être réchauffé le climat de la planète.
L’éruption volcanique qui a déchiré l’île polynésienne de Tonga-Hunga Sa’apai le 15 janvier a été un désastre local, mais il s’est également avéré être un cadeau scientifique qui continue de donner. Le volcan sous-marin auparavant modeste dans une région éloignée du sud de l’océan Pacifique a explosé avec une force sans précédent à la vue de trois satellites météorologiques. Ces satellites a permis aux scientifiques du monde entier d’observer l’explosion époustouflante en temps réel et d’étudier ses conséquences avec des détails sans précédent.
Parmi les chercheurs captivés par le champignon de vapeur d’eau et de cendres minérales qui a éclaté vers le ciel ce dimanche soir fatidique, il y avait Simon Proud, un scientifique en observation de la Terre au STFC Rutherford Appleton Laboratory et à l’Université d’Oxford au Royaume-Uni.
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Proud, l’auteur principal d’une nouvelle étude analysant le panache, s’est vite rendu compte que l’éruption de Hunga Tonga était tout à fait hors du commun. Par exemple, les mesures de température renvoyées par les satellites d’observation de la Terre ont suggéré que le nuage volcanique devait avoir atteint une altitude sans précédent.
“Lorsque [the cloud] se développait, nous examinions les températures basées sur les données satellitaires “, a déclaré Proud à Space.com. “Il a traversé la troposphère, où la température diminue avec l’altitude, puis il a continué à se refroidir même si l’atmosphère qui l’entourait aurait dû il fait plus chaud.”
Les scientifiques estiment généralement l’altitude des phénomènes atmosphériques en mesurant leur température à l’aide de capteurs infrarouges satellitaires et en comparant ces mesures avec la température de l’atmosphère environnante. Dans la troposphère, la couche de l’atmosphère terrestre plus près de la surface de la planète, la température chute avec l’altitude selon les règles connues de la physique. Mais ces règles ne s’appliquent plus dans la stratosphère, la couche atmosphérique qui s’étend de 9 miles à 30 miles (15 à 50 kilomètres) d’altitude, où la couche d’ozone absorbe le rayonnement ultraviolet provenant du Soleil, forçant les températures à monter. Étant donné que la température du nuage Hunga Tonga ne cessait de baisser, Proud s’est rendu compte que l’estimation précise de l’altitude nécessiterait une approche plus ingénieuse.
Parce que trois satellites météorologiques différents ont observé l’éruption à partir de trois positions différentes en orbite géostationnaire, une orbite à environ 22 000 miles (36 000 km) de haut où des objets apparaissent suspendus au-dessus d’un point fixe sur Terre, Proud a réussi à calculer l’altitude du sommet du nuage à l’aide d’une méthode connue sous le nom de parallaxe.
La parallaxe permet aux chercheurs de calculer la distance à un objet en utilisant les distances apparentes observées à partir d’au moins deux endroits différents. Il est couramment utilisé pour calculer les distances de étoileset Proud l’utilisait auparavant pour calculer l’altitude du Météore de Tcheliabinsk qui a explosé au-dessus de la Russie en 2013.
“Nous avons eu beaucoup de chance d’avoir la zone couverte par trois satellites”, a déclaré Proud. “[The calculation] produit de très beaux résultats; cela a très bien fonctionné pour un volcan aussi haut. Nous n’avons jamais tout vu aussi haut auparavant.”
Le calcul a révélé que le nuage Hunga Tonga a non seulement traversé la troposphère, mais a également traversé toute la stratosphère, ne plafonnant qu’à une altitude de 35 miles (57 km), jusque dans la couche glaciale et sèche connue sous le nom de mésosphère. Cela fait du nuage volcanique Hunga Tonga le plus haut jamais observé et probablement le plus haut depuis plus d’un siècle.
“Le dernier [volcanic eruption] qui aurait pu atteindre cette hauteur était Krakatoa en 1883 », a déclaré Proud. « Il y a eu des [eruptions] tel que [the 1991 eruption of] Mont Pinatubo, et nous pensons avoir sous-estimé la hauteur de ceux-ci, mais pas dans la même mesure.”
Des cendres provenant de l’éruption du mont Pinatubo ont été détectées à altitudes de près de 25 milles (40 km (s’ouvre dans un nouvel onglet)). Proud pense que si de meilleurs satellites étaient en orbite à ce moment-là, des traces du nuage auraient été vues même 6 miles (10 km) plus haut, mais toujours en deçà des 35 miles de Hunga Tonga.
Les cendres du Pinatubo dans la stratosphère refroidi le climat de la Terre de 1 degré Fahrenheit (s’ouvre dans un nouvel onglet) (0,6 degrés Celsius) en raison de la présence de dioxyde de soufre dans la matière volcanique. Le dioxyde de soufre réfléchit le rayonnement et est fréquemment étudié dans le cadre du potentiel géoingénierie interventions visant à ralentir changement climatique.
Lorsque Hunga Tonga a explosé, les scientifiques ont pensé que l’éruption pourrait déclencher un effet similaire (qui était, dans le cas de Pinatubo, observable pendant deux ans). Des mesures ultérieures ont toutefois révélé que le Le nuage Hunga Tonga ne contenait qu’environ 2% du dioxyde de soufre généré par Pinatubo, pas assez pour affecter le climat de manière mesurable. Proud, cependant, affirme que la quantité d’eau pulvérisée par l’explosion dans la stratosphère pourrait en fait réchauffer le climat.
“Ce volcan a mis beaucoup d’eau dans la stratosphère et aussi dans la mésosphère”, a déclaré Proud. “L’eau dans la stratosphère réchauffe généralement la surface de la Terre. Cela pourrait donc en fait contribuer à un certain réchauffement de la surface de la Terre au cours des prochaines années. Nous avons de très bonnes données de température pour la basse atmosphère, c’est donc quelque chose que nous devrions pouvoir comprendre assez rapidement.”
Une étude publiée plus tôt cette année a révélé que Hunga Tonga injectait un équivalent de 58 000 piscines olympiques dans l’atmosphère terrestreaugmentant potentiellement la quantité de vapeur d’eau dans la stratosphère de 5 %.
Les effets sur la mésosphère, a déclaré Proud, peuvent être plus subtils et s’accompagner d’effets secondaires plutôt intrigants.
“La mésosphère est généralement la couche la plus sèche de l’atmosphère, et mettre de l’eau supplémentaire là-haut pourrait signifier que nous obtenons plus de nuages mésosphériques polaires”, a déclaré Proud. “Ces nuages deviennent de toute façon plus courants, probablement à cause du changement climatique, donc je veux regarder les données satellitaires et voir si je peux voir une augmentation après cette éruption.”
Les nuages mésosphériques polaires, également appelés nuages nocturnes pour leur capacité à briller la nuit, se forment pendant les mois d’été au-dessus des régions polaires à des altitudes de 47 à 53 miles (76 à 85 km). Ces nuages surgissaient fréquemment après lancements de la navette spatialequi émettait d’énormes quantités de vapeur d’eau dans l’échappement de leur fusée.
La mésosphère, a déclaré Proud, est plutôt inexplorée car elle est trop basse pour que les satellites puissent la traverser mais trop haute pour que les ballons puissent l’atteindre. L’éruption de Hunga Tonga peut donc présenter une incitation unique pour les scientifiques à examiner les processus chimiques qui se déroulent dans cette région.
Les chercheurs n’en ont pas fini avec l’éruption du Hunga Tonga. De nombreuses questions restent sans réponse, notamment son effet exact sur le climat de la Terre et la raison pour laquelle il a explosé avec une telle force après des siècles d’activité tiède.
La nouvelle étude (s’ouvre dans un nouvel onglet) a été publié en ligne dans la revue Science Today (3 novembre).
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