ภูเขาไฟตองกาพวยพุ่งสูงที่สุดเท่าที่เคยบันทึกมา

เมื่อวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2565 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ภูเขาไฟใต้น้ำในหมู่เกาะตองกาทางตอนใต้ของมหาสมุทรแปซิฟิก เกิดการปะทุอย่างรุนแรง การระเบิดครั้งนี้เป็นหนึ่งในการระเบิดที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยพบมา ส่งคลื่นกระแทกไปทั่วโลกและก่อให้เกิดสึนามิทำลายล้าง ซึ่งทำให้ผู้คนหลายพันคนต้องไร้ที่อยู่อาศัย เถ้าถ่านและน้ำสูงตระหง่านถูกพ่นขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ แต่จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีวิธีที่แม่นยำในการวัดความสูงของก้อนนี้ โดยปกติแล้ว ความสูงของปล่องภูเขาไฟสามารถประเมินได้โดยการวัดอุณหภูมิที่บันทึกไว้ที่ด้านบนโดยดาวเทียมที่ใช้อินฟราเรด และเปรียบเทียบกับโปรไฟล์อุณหภูมิแนวตั้งอ้างอิง ทั้งนี้เนื่องจากในโทรโพสเฟียร์ (ชั้นบรรยากาศชั้นแรกและชั้นต่ำสุดของโลก) อุณหภูมิจะลดลงตามความสูง แต่ถ้าการปะทุมีขนาดใหญ่จนขนนกแทรกซึมเข้าไปในชั้นถัดไปของชั้นบรรยากาศ (ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์) วิธีการนี้จะคลุมเครือเพราะอุณหภูมิเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้งตามความสูง (เนื่องจากชั้นโอโซนดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์) เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้ใช้วิธีการใหม่จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า 'ผลพารัลแลกซ์' นี่คือความแตกต่างที่เห็นได้ชัดในตำแหน่งของวัตถุเมื่อมองจากแนวสายตาหลายๆ แนว คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ด้วยตัวคุณเองโดยการปิดตาขวาและยื่นมือข้างหนึ่งโดยยกนิ้วหัวแม่มือขึ้น หากคุณสลับตาโดยที่ด้านซ้ายปิดและด้านขวาเปิดอยู่ นิ้วหัวแม่มือของคุณจะดูเหมือนขยับเล็กน้อยเมื่อเทียบกับพื้นหลัง ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่เห็นได้ชัดนี้และรวมกับระยะห่างที่ทราบระหว่างดวงตาของคุณ คุณสามารถคำนวณระยะห่างถึงนิ้วหัวแม่มือของคุณได้ ตำแหน่งของภูเขาไฟตองกาถูกปกคลุมด้วยดาวเทียมพยากรณ์อากาศ 3 ดวง ดังนั้นนักวิจัยจึงสามารถใช้เอฟเฟกต์พารัลแลกซ์กับภาพถ่ายทางอากาศที่ถ่ายได้ ในระหว่างการปะทุ ดาวเทียมจะบันทึกภาพทุก ๆ 10 นาที ทำให้สามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของวิถีการเคลื่อนที่ของขนนกได้ ผลการวิจัยพบว่าพวยพุ่งสูงถึง 57 กิโลเมตรที่ระดับสูงสุด ซึ่งสูงกว่าผู้บันทึกก่อนหน้านี้อย่างมีนัยสำคัญ: การปะทุของภูเขา Pinatubo ในฟิลิปปินส์ในปี 1991 (40 กม. ที่จุดสูงสุด) และการปะทุของ El Chichón ในเม็กซิโกในปี 1982 (31 กม.) นอกจากนี้ยังทำให้ขนนกเป็นหลักฐานเชิงสังเกตชิ้นแรกของการปะทุของ ภูเขาไฟ ที่พ่นสารผ่านชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์และเข้าสู่ชั้นมีโซสเฟียร์โดยตรง ซึ่งเริ่มต้นที่ความสูงประมาณ 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก Dr. Simon Proud หัวหน้าทีมวิจัย (University of Oxford, RAL Space และ National Center for Earth Observation) กล่าวว่า "มันเป็นผลลัพธ์ที่ไม่ธรรมดา เพราะเราไม่เคยเห็นเมฆประเภทใดสูงเท่านี้มาก่อน" นอกจากนี้ ความสามารถในการประมาณความสูงด้วยวิธีที่เราทำ (โดยใช้วิธีพารัลแลกซ์) เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเรามีพื้นที่ครอบคลุมดาวเทียมที่ดีเท่านั้น มันคงเป็นไปไม่ได้เมื่อสักสิบปีก่อน' ขณะนี้ นักวิจัยของอ็อกซ์ฟอร์ดตั้งใจที่จะสร้างระบบอัตโนมัติเพื่อคำนวณความสูงของปล่องภูเขาไฟโดยใช้วิธีพารัลแลกซ์ ผู้เขียนร่วม Dr Andrew Prata จาก Sub-department of Atmospheric, Oceanic & Planetary Physics กล่าวเสริมว่า "เรายังต้องการใช้เทคนิคนี้กับการปะทุอื่นๆ และพัฒนาชุดข้อมูลความสูงของขนนกที่นักภูเขาไฟวิทยาและนักวิทยาศาสตร์ชั้นบรรยากาศสามารถนำไปใช้ได้ แบบจำลองการกระจายตัวของเถ้าภูเขาไฟในชั้นบรรยากาศ คำถามทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมที่เราอยากทำความเข้าใจคือ: ทำไมขนนกตองกาถึงสูงขนาดนี้? การปะทุครั้งนี้จะส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศอย่างไร? แล้วขนนกประกอบด้วยอะไรกันแน่?' นอกจากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดแล้ว การศึกษายังเกี่ยวข้องกับห้องปฏิบัติการรัทเทอร์ฟอร์ด แอปเปิลตัน และศูนย์สังเกตการณ์โลกแห่งชาติในฮาร์เวลล์ และมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์แห่งมิวนิค