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Pesquisas da Universidade de Washington mostram que os sinais da atmosfera superior podem melhorar a previsão de tsunamis e, algum dia, ajudar a rastrear plumas de cinzas e outros impactos após uma erupção vulcânica.
Um novo estudo analisou a erupção Hunga Tonga-Hunga Ha’apai no Pacífico Sul no início deste ano. A erupção vulcânica de 15 de janeiro de 2022 foi a maior registrada por equipamentos modernos. As cinzas cobriram a região. Uma onda de tsunami causou danos e matou pelo menos três pessoas na ilha de Tonga. Também teve efeitos distantes inesperados.
Nenhuma erupção vulcânica em mais de um século produziu um tsunami em escala global. A onda de tsunami da erupção subaquática foi inicialmente prevista como apenas um perigo regional. Em vez disso, a onda chegou até o Peru, onde duas pessoas morreram afogadas.
Os resultados do novo estudo, publicado neste outono em Cartas de Pesquisa Geofísicausa evidências da ionosfera para ajudar a explicar por que a onda do tsunami cresceu e viajou mais rápido do que os modelos previram.
“Esta foi a erupção vulcânica mais poderosa desde a erupção de Krakatau em 1883, e muitos aspectos dela foram inesperados”, disse a principal autora Jessica Ghent, estudante de doutorado da UW em ciências da Terra e do espaço. “Usamos uma nova técnica de monitoramento para entender o que aconteceu aqui e aprender como poderíamos monitorar futuros perigos naturais”.
Ela apresentará o trabalho em um pôster na quarta-feira, 14 de dezembro, no encontro anual da American Geophysical Union em Chicago e apresentará o trabalho no encontro daquela tarde.
Os tsunamis são ocorrências tão raras que os modelos de previsão, baseados em um número limitado de medidores de maré e sensores oceânicos, ainda estão sendo aperfeiçoados. Este estudo faz parte de uma área emergente de pesquisa que explora o uso de sinais de GPS viajando pela atmosfera para rastrear eventos no solo.
Um grande terremoto, ou neste caso uma grande erupção vulcânica, gera ondas de pressão na atmosfera. À medida que essas ondas de pressão passam pela zona de cerca de 50 a 400 milhas de altitude, onde elétrons e íons flutuam livremente, conhecido como ionosfera, as partículas são perturbadas. Os satélites GPS transmitindo as coordenadas de volta para a Terra transmitem um sinal de rádio ligeiramente alterado que rastreia a perturbação.
“Outros grupos têm observado a ionosfera para monitorar tsunamis. Estamos interessados em aplicá-la à vulcanologia”, disse o co-autor Brendan Crowell, pesquisador da UW em ciências da Terra e do espaço. “Esta erupção de Tonga impulsionou nossa pesquisa. Houve uma grande erupção vulcânica e um tsunami – normalmente você estudaria um ou outro.”
Para o novo estudo, os pesquisadores analisaram 818 estações terrestres do Global Navigation Satellite System, a rede global que inclui GPS e outros satélites, ao redor do Pacífico Sul para medir a perturbação atmosférica nas horas seguintes à erupção. Os resultados suportam a hipótese de que o estrondo sônico gerado pela explosão vulcânica tornou a onda do tsunami maior e mais rápida. A onda do oceano recebeu um impulso extra da onda de pressão atmosférica criada pela erupção. Este impulso extra não foi incluído nas previsões iniciais de tsunami, disseram os pesquisadores, porque os tsunamis desencadeados por vulcões são muito raros.
“Tsunamis normalmente podem viajar em mar aberto a 220 metros por segundo, ou 500 milhas por hora. Com base em nossos dados, essa onda de tsunami estava se movendo a 310 metros por segundo, ou 700 milhas por hora”, disse Ghent.
Os autores conseguiram separar diferentes aspectos da erupção – a onda sonora acústica, a onda oceânica e outros tipos de ondas de pressão – e verificar sua precisão em estações de observação terrestres.
“A separação desses sinais, da onda sonora acústica ao tsunami, era o que queríamos encontrar”, disse Ghent. “De uma perspectiva de monitoramento de perigos, ele valida nossa esperança para o que podemos usar a ionosfera. Este evento incomum nos dá confiança de que algum dia poderemos usar a ionosfera para monitorar perigos em tempo real.”
Embora a erupção de Tonga não tenha ejetado muitas cinzas para o tamanho do evento, Ghent e Crowell dizem que os sinais do Sistema Global de Navegação por Satélite podem ser usados de outras maneiras para rastrear com precisão as plumas de cinzas vulcânicas.
Olhar para cima para monitorar vulcões e tsunamis é atraente porque o monitoramento terrestre apresenta desafios no noroeste do Pacífico e em outras áreas. Os sensores devem ser mantidos e reparados, a neve e o gelo podem bloquear os sinais ou causar danos, o acesso às estações de monitoramento pode ser difícil.
Além do mais, “as cabras selvagens da montanha podem comer os cabos dos instrumentos de solo porque as cabras gostam de sal”, disse Ghent.
“Se você tem uma maneira de monitorar uma área sem realmente estar lá, está realmente abrindo a porta para poder monitorá-la durante todo o ano e ajudar a manter as pessoas seguras em todo o mundo”.
Esta pesquisa foi financiada pela NASA e pela National Science Foundation.
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