A Hunga Tonga-Hunga-Ha'apai januári kitörése

Hérincs Dávid

Történelmi vulkánkitörések

Európai füllel a vulkánkitörés szó hallatával sokaknak minden bizonnyal a Vezúv híres, 79-ben bekövetkezett nagy kitörése jut eszébe, mely a piroklaszt ár és hamueső révén Pompeii és a környező települések teljes pusztulásához vezetett. Ez volt egyben az első vulkánkitörés is, melynek lezajlásáról részletes megfigyelések, leírások maradtak fenn. Bár a vulkánkitörés önmagában jelentősnek számított, mértéke így is eltörpül a történelem legnagyobb dokumentált, és még inkább a történelem előtti idők becsült vulkánkitöréseihez képest, melyek nagy többsége a Csendes-óceáni „Tűzgyűrű” térségéhez kapcsolódik. Ez az egész óceánt körülölelő, vulkanikusan és szeizmikusan aktív terület elnevezése, melyet az óceáni kőzetlemezek alábukása eredményez a környező szárazföldi lemezek (Amerika, Ázsia, Ausztrália) határos területén. Az írott történelem két legnagyobb vulkánkitörése az 1815-ös Tambora és az 1883-as Krakatau voltak. Előbbi a becslések szerint ~150 km³, míg utóbbi ~15-20 km³ vulkáni hamut és egyéb törmeléket juttatott a légkörbe – összehasonlításul, a Vezúv 79-es kitörése „csupán” ~4 km³-t. A Tambora kitörésének az egész világon érezhető meteorológiai következményei voltak, ugyanis a sztratoszférába is nagyobb mennyiségben feljutott kén-dioxid szétterülve vékony „felhőréteget” alakított ki, mely csak lassan ülepedett, mosódott ki a légkörből, és a napsugárzást részben visszaverve globális lehűlést okozott. 1816-ot emiatt szokták „nyár nélküli évnek” is emlegetni, a hűvös idő általi terméskiesés és éhínség pedig közvetett módon tovább fokozta a vulkán pusztítását. A 70 éven belül bekövetkező Krakatau-kitörés az addigi technikai fejlődésnek köszönhetően az első széles körűen dokumentált vulkánkitörés lett a világon. Részben a helyi lakosság, részben a térségben tartózkodó európai gyarmatosítók, hajósok és tudósok feljegyzéseiből, rajzaiból, valamint a kitörés előtti és utáni felméréseiből jól rekonstruálható volt a kitörés lezajlása és hatása, melyről az akkor már széles körben elterjed nyomtatott sajtóból tájékozódhattak az emberek világszerte. Mivel akkor már sok helyen megalakultak az első meteorológiai intézetek, és a mérőhálózat egyre kiterjedtebbé, összehangoltabbá vált, ez volt egyben az első vulkánkitörés, melynek nyomáshullámait világszerte tudták detektálni barográfokkal, és ezek 5 nap alatt összesen 7-szer kerülték meg a Földet. A kitörést követő években ez esetben is globálisan lecsökkent az éves középhőmérséklet, és a sztratoszférába került, majd ott tartósan fennmaradó kén-dioxid további meteorológiai vonatkozásaként a kitörést követően világszerte „vulkanikus napnyugtákat” figyeltek meg, azaz a szokásosnál színesebb, narancsos-vöröses-lilás árnyalatú volt az égbolt napnyugta után. Továbbá 1885-ben jegyeztek fel először éjszakai világító felhőket, melyek ~80 km-es magasságban, a mezoszférában helyezkednek el. Bár a kettő közötti kapcsolat nem egyértelműen bizonyított, feltételezető, hogy a kitörés olyan erősnek bizonyult, hogy ilyen magasságba is képes volt vízgőzt juttatni, ami aztán ott fennmaradva előidézhette a légköri jelenséget – manapság ehhez már az űrjárművek hajtóművéből származó vízgőz, illetve a klímaváltozás (növekvő üvegházhatás) közvetett hatásaként a mezoszféra csökkenő hőmérséklete járul hozzá, és emiatt nem is számít annyira ritkának nyaranta a világító felhők feltűnése. Érdekességként megemlítendő, hogy ehhez a kitöréshez kapcsolódik a valaha megfigyelt legerősebb hanghatás is, ugyanis a kitörés utolsó szakaszában bekövetkezett 4 hatalmas robbanás közül a legerősebb, harmadik hangját még a 4800 km-re fekvő, Mauritiushoz tartozó Rodrigues szigetén is hallották.

A tongai kitörés előélete és lezajlása

A szintén a csendes-óceáni Tűzgyűrű részét képző, Tongához tartozó Hunga Tonga-Hunga-Ha'apai vulkán egy december 20-ai és január 14-ei előzetes, de már jelentősebb kitörést követően 15-én (ottani helyi idő szerint) késő délután egy hatalmas, robbanásos kitörést produkált. A tűzhányó nagyobb része az óceán felszíne alatt található, de a viszonylag nagy, ~5-6 km átmérőjű kalderájának északi peremén két kisebb sziget, Hunga Tonga és Hunga Ha'apai már korábban kiemelkedett a víz fölé. Ezek kezdetben elkülönültek voltak, de egy 2015-ben bekövetkezett, szintén nagyobb kitörésnek köszönhetően egy új vulkáni kúp épült ki közöttük, mely összekapcsolta őket. A következő években az óceán erodáló hatása miatt az újonnan létrejött nagyobb sziget területe kissé csökkent, a felszíni kráterben lévő tó többször is kapcsolatba került az óceánnal, és ez is zsugorodott az idő előrehaladtával. A decemberi kitörést követően azonban a sziget mérete átmenetileg ismét növekedett. Ám a január 14-ei kitörés már a kaldera részleges beomlásával járt, aminek következtében a vulkáni kúp középső része eltűnt, így a két sziget ismét különvált egymástól, de méretük még az kezdetinél nagyobb maradt. Feltételezhetően ez az omlás és a magma tengervízzel való keveredése vezetett a 15-ei, legnagyobb kitöréshez, ami végül teljesen megsemmisítette a korábbi összeköttetés maradványait és a szigetek egy részét is, így azok mérete az eredetinél is kisebbre csökkent. A vulkánkitörés által gerjesztett cunami a környező szigeteken végigvonulva több települést szinte teljesen elpusztított, és jelentős károkat okozott a kitörést követő hamueső is, sok helyen ellehetetlenítve például az ivóvíz-elérést. A vulkanikus sziget méretváltozásait a decemberi kitörés előtt és után, valamint a januári két kitörést követően az 1. ábra mutatja.

A 15-ei, fő kitörés hirtelen, robbanásszerűen igen nagy mennyiségű vulkáni anyagot juttatott a légkörbe. A nagy felhajtóerő egészen a sztratoszférába tolta fel a hamufelhő felső részét, melynek átlagos magassága a műholdas mérések alapján közvetlenül a kitörés után 30 km körül volt. A központban azonban rövid ideig lehetett olyan terület, ahol az 50-55 km-es magasságot is elérte a felhőtető, ami az elsődleges adatok alapján konkrét mérésekkel detektálva a valaha mért legmagasabb értéknek számít. Ez a kimagasló felhőcsúcs némileg rokonságot mutatott a szupercellák túlnyúló csúcsával (overshooting top), és megjegyzendő, hogy bizonyos szakaszában a hamufelhő struktúrája is hasonlított a szupercellákéhoz, melyet a 2. ábra mutat. Az intenzíven gomolygó, kissé megdőlve a magasba törő felhőoszlop ugyanis mintha csak egy csavarodott fő feláramlási torony lett volna, melyhez alul, a fotózási szögből nézve jobb oldalról egy hosszan elnyúló, beáramlási sáv (inflow band) jellegű felhősáv kapcsolódott. A hirtelen magasba emelkedő, az óceánnal keveredő kitörés miatt sok vízgőzt tartalmazó felhőoszlopban rengeteg villámlás alakult ki, a Vaisala globális villámlokalizációs hálózatának adatai szerint ~400 ezer villámot regisztráltak a kitörés ideje alatt, melyből ~200 ezer az első órában történt. A hamufelhő kiterjedésének kezdeti gyors növekedésével eleinte a villámok által érintett terület is koncentrikusan növekedett. Főként a kitörés első időszakában a műholdképeken első látásra érdekes folyamatot lehetett megfigyelni: a gyorsan emelkedő hamufelhő központi részének hőmérséklete egy idő után nem csökkent, hanem emelkedett, míg annak keleti peremén tartósan fennállt egy igen alacsony hőmérsékletű karéj – melyen egyébként a kitörés hatására létrejött légköri hullámok is megfigyelhetőek voltak. A felhőtető elsőre szokatlannak tűnő hőmérséklet-változása azonban csupán azt jelezte, hogy az már elérte a sztratoszférát, ahol a troposzférával ellentétben a magassággal emelkedik a hőmérséklet, és ennek következtében a felhőtető is melegebbé vált, ahogy egyre magasabbra került. A keleti peremén ugyanakkor alacsonyabban, a troposzféra és a sztratoszféra határterületén maradt a hamufelhő teteje, így annak hőmérséklete alacsonyabb volt. Ez látható a 3. ábrán, ahol a vulkáni felhő esetében a fekete-szürke-lila színek jelölik a hidegebb, felső-troposzférikus, míg a sárgás-zöldes színek a melegebb, sztratoszférikus felhőket (megjegyzés: keletebbre látható sárgás-pirosas felhők a troposzféra középmagas, még nem annyira hideg részéig felnyúló zivatarfelhők). A kitörés intenzitásának csökkenésével a korábbi, nagy magasságba feljutott felhőmező is süllyedni kezdett, és ezzel a hőmérséklete csökkenésnek indult. Mivel a kitörés hamar abbamaradt, ezúttal nem jutott fel nagy mennyiségű kén-dioxid vagy hamu a légkörbe, a kialakult felhőt pedig az erős sztratoszférikus szelek gyorsan tovább sodorták nyugat felé, így az elkezdett felhígulni és szétdarabolódni. Ezért ezúttal globális szinten biztosan nem lesz hatással a kitörés az időjárásra, de várhatóan az érintett déli féltekén sem okoz érdemi és pláne hosszan (több hónapig) tartó változást. A kénfelhő ezúttal inkább csak látványosságként szolgált, ugyanis hatására ezúttal is megfigyeltek vulkanikus napnyugtákat.

A kitörés nyomáshulláma

A kitörés hatására egy körszimmetrikus nyomáshullám indult meg a légkörben, melyet eleinte még a műholdképeken is meg lehetett figyelni, ahogy a 4. ábra mutatja. A hullám az egész Földön "körbeszaladt", és a vulkánhoz viszonylag közel eső Új-Zélandon és Ausztráliában 6-7 hPa-os kilengést okozott a légnyomásban, míg távolodva csökkent a kiugrás mértéke, de még a legtávolabbi európai területeken is 1-2 hPa között alakult. A nyomáshullám hazánkon történő áthaladása jól végigkövethető volt az Országos Meteorológiai Szolgálat 1 percenként rögzítő automatáin, melyet az 5a-d. ábrák mutatnak. Ezek az adott meteorológiai állomásokon mért tényleges, vagyis nem az általában használt és közismert tengerszintre átszámított légnyomás adatokat tartalmazzák. Ezek a települések tengerszint feletti magasságával állnak kapcsolatban, az alacsonyabban fekvő helyeken magasabb, míg a magasabban fekvőkön alacsonyabb az értékük, és az elkülönültség miatt jobban vizsgálhatók összesítve az állomások, hiszen így a görbék legfeljebb minimálisan takarják ki egymást. Mivel a nyomáshullám minden irányban terjedt, így egy adott földrajzi helyet a vulkánnal összekötő képzeletbeli legrövidebb útvonal mentén két, egymással ellentétes irányú komponense is végighaladt. Tekintve, hogy Közép-Európa szinte éppen a Föld átellenes részén fekszik, ebben a térségen a két komponens időben egymáshoz közel, néhány óra eltéréssel volt tapasztalható – a kettő találkozása egyébként speciális műholdas megfigyelések alapján Algéria térségében történt meg. Magyarországot helyi idő (LT) szerint késő este, fél 9 körül érte el az első komponens északkeleties irányból, majd még aznap éjszaka, 2 óra körül az ellentétes irányból terjedő is átvonult felettünk dél-délnyugatról. Az említett speciális műholdképek mellett az irányultságot az automaták adatai is alátámasztották, ugyanis az első komponens csúcspontja legelőször Miskolcon (20:28 LT), legkésőbb Pécsett (20:43 LT) volt érzékelhető egy néhány perc alatt bekövetkező markáns, általában 1,5 hPa körüli felugrás formájában, melyet a következő 2 órában még folyamatos, kisebb mértékű ingadozás követett. A második komponens csúcspontja éppen ellenkezőleg Pécsett (2:12 LT) volt detektálható legkorábban és Miskolcon (2:25 LT) legkésőbb, és ez egy körülbelül 1 hPa-os leugrásként jelentkezett. Ez esetben előtte kissé több, mint 1, majd utána még bő fél órán keresztül kimutatható volt kisebb nyomásingadozás. Az adott percbéli értékeket az egy órás (környező 30-30 perces) mozgóátlaghoz viszonyító diagramon a két komponens fő fel- és leugrása, valamint az első utáni és a második körüli kisebb, ±0,5 hPa körüli „kilengések” jól elkülönültek a légnyomás általános, 0,1-0,2 hPa-os ingadozásától. Érdekességként megjegyzendő, hogy Szombathely és Siófok esetében az első komponens esetén a felugrás után egy határozottabb leugrás is jelentkezett.

A nyomáshullám a következő napokban még többször megkerülte a Földet, melyek szintén detektálhatóak voltak a hazai méréseken is. A 6a‑e. ábrán öt kiválasztott település – Budapest, Szombathely, Pécs, Szeged, Miskolc – kombinált diagramjai láthatóak, feltüntetve a ténylegesen mért nyomást és az 1 órás mozgóátlag alapján számított „kilengéseket” is. A hullámok meghatározása az utóbbi alapján történt, mivel a ténylegesen mért légnyomásra „rárakódott” a légköri helyzetek okozta változás is, így például a második hullám részben egy hidegfront előtt bekövetkező nyomáscsökkenés idején érkezett. Az első hullámmal ellentétben a további esetekben már nem különült el érzékelhető módon a hullámon belüli két komponens, ami részben annak is volt köszönhető, hogy időközben a hullám amplitúdója is csökkent: a legnagyobb „kilengés” mértéke az első hullámnál még meghaladta az 1 hPa-t, a másodiknál viszont Pécs kivételével már 1, a harmadiknál pedig mindenütt 0,5 hPa alatt marad. Emellett a hullámcsúcsok körüli kilengések időben kissé hosszabbak lettek. Az említett hidegfront ráadásul nem sokkal a második hullámot követően vonult át, sok helyen hirtelen nyomásemelkedés kíséretében, melynek „tüskéi” szintén megjelentek a kilengéseknél. Az egyes hullámok körülbelül 36 óránként követték egymást, az első, 16-án éjfél körül áthaladó után 17-én a déli órákban érkezett a második, majd 19-én éjfél körül a harmadik. Ilyen időközzel tekintve Szombathely és Szeged esetében még egy lehetséges negyedik hullám is megjelent 20-án délelőtt, míg Pécs és Miskolc esetében ez már nem lógott ki érdemben az általános nyomásingadozásból. Ráadásul ebben az időben ismét egy hidegfront közelítette meg, az országot, ami este át is vonult, és ez viszonylag sok meteorológiai „zajt” is belevitt a mérésekbe az általa előidézett nyomásingadozásokkal. A hektikus, időnként jelentősebb (0,3-0,4 hPa körüli) „kilengések” a későbbiekben megakadályozták esetleges további hullámok érkezésének detektálását, és a műholdas megfigyelések tanúsága alapján ekkorra már nagyobb mértékben le is gyengült, illetve feldarabolódott, kaotikussá vált a nyomáshullám. Hazánkban és Európában mindössze ennyi volt érzékelhető a század eddigi legerősebb vulkánkitöréséből, Tongán és a környező szigeteken azonban várhatóan még hónapokig fognak tartani a helyreállítások. Azt egyelőre nehéz megmondani, hogy a közeljövőben lehetséges-e újabb, nagyobb kitörése a vulkánnak, illetve pontosan hogyan változott a vulkán – részben víz alatti – domborzata, erre a jövőben sorra kerülő geomorfológiai kutatások adhatnak majd választ.

Felhasznált források:

• K. Jan Oosthoek: Volcanic Eruptions and European History (Environmental History Resources)
• Robin Lacassin: Krakatau 1883 – Chromolithographs by R. Verbeek and other grapgical reports (tectoldies.mystrikingly.com)
• Múlt-kor: A Tambora vulkán kitörés miatt nem volt nyár a világon 1816-ban (mult-kor.hu)
• Tűzokádók kitörése Jáva szigetén (Vasárnapi Újság, 1883. szeptember 16. másodközlés: planetology.hu)
• CIMMS Satellite Blog: Explosive eruption of the Hunga Tonga volcano (cimss.ssec.wisc.edu)
• Severe Weather Europe: Massive volcanic explosion sends shckwaves across the entire Earth, tsunamis towards the United States, and erupts high into the stratosphere (severe-weather.eu)
• Tűzhányó Blog (Facebook csoport)
• pangea.blog.hu – Krakatau
• legkoroptika.hu – Világító felhő, vulkáni naplemente

Ábrák forrása:

Borítókép: Himawari-8 műhold

[1]: ESA – Planet (twitter.com/planet), Wired/Maxar (wired.com)

[2]: Tonga Geological Services

[3]: Charles A. Dosewell III and Donald W. Burgess: Tornadoes and Tornadic Storms: A Review of Conceptual Models

[4]: CIMMS Satellite Blog

[5]: spaceweather.com

1. ábra
A Hunga Tonga-Hunga-Ha'apai vulkanikus sziget változásai a nagy vulkánkitörés előtt és azt követően [1]

2. ábra
A vulkán szupercellás struktúrára hasonlító hamuoszlopa,
és egy nagy csapadékú (HP) szupercella sematikus ábrája – magyarított feliratokkal [2,3]

3. ábra
A vulkáni hamufelhő színezett infravörös műholdfelvételen [4]
animáció letöltése

4. ábra
A kitöréstől kiinduló nyomási hullámok napnyugta előtt [5]
animáció letöltése

5a-d. ábra
Az első nyomáshullám áthaladása Magyarországon
(saját szerkesztés az Országos Meteorológiai Szolgálat adatai alapján)

6a-e. ábra
A vulkánkitörés nyomáshullámai 5 kiválasztott településen
(saját szerkesztés az Országos Meteorológiai Szolgálat adatai alapján)