Estamos fornecendo uma versão não editada deste manuscrito para dar acesso antecipado às suas descobertas. Antes da publicação final, o manuscrito passará por nova edição. Observe que pode haver erros presentes que afetam o conteúdo e todas as isenções de responsabilidade legais se aplicam.
Abstrato
Os vulcões podem produzir tsunamis por meio de terremotos, colapsos de caldeiras e flancos, fluxos piroclásticos ou explosões submarinas 1,2,3,4 . Esses mecanismos raramente deslocam água suficiente para desencadear tsunamis transoceânicos.
Explosões vulcânicas violentas, no entanto, podem causar tsunamis globais 1,5 desencadeando ondas de gravidade acústica 6,7,8que excitam a interface atmosfera-oceano. A colossal erupção do vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha'apai e o tsunami que se seguiu é o primeiro tsunami global desencadeado por um vulcão registrado por instrumentação moderna e densa em todo o mundo, proporcionando assim uma oportunidade única para investigar o papel dos processos de acoplamento ar-água na geração de tsunamis e propagação.
Aqui usamos dados do nível do mar, atmosféricos e de satélite de todo o mundo, juntamente com modelos numéricos e analíticos, para demonstrar que este tsunami foi impulsionado por uma fonte em constante movimento, na qual as ondas de gravidade acústica que irradiam da erupção excitam o oceano e transferir energia para ele por ressonância. Uma correlação direta entre o tsunami e os tempos de chegada das ondas de gravidade acústica confirma que esses fenômenos estão intimamente ligados.
Nossos modelos também mostram que os tempos de viagem extraordinariamente rápidos e a longa duração do tsunami, bem como seu alcance global, são consistentes com uma fonte acoplada ar-água. Esse mecanismo de acoplamento tem claras implicações de risco, uma vez que leva a ondas mais altas ao longo de massas de terra que se elevam abruptamente em longos trechos de águas oceânicas profundas.
Citar este artigo
Omira, R., Ramalho, RS, Kim, J. et al. Tsunami global de Tonga explicado por uma fonte atmosférica em movimento rápido. Natureza (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04926-4
Estamos fornecendo uma versão não editada deste manuscrito para dar acesso antecipado às suas descobertas. Antes da publicação final, o manuscrito passará por nova edição. Observe que pode haver erros presentes que afetam o conteúdo e todas as isenções de responsabilidade legais se aplicam.
Abstrato
Os vulcões podem produzir tsunamis por meio de terremotos, colapsos de caldeiras e flancos, fluxos piroclásticos ou explosões submarinas 1,2,3,4 . Esses mecanismos raramente deslocam água suficiente para desencadear tsunamis transoceânicos.
Explosões vulcânicas violentas, no entanto, podem causar tsunamis globais 1,5 desencadeando ondas de gravidade acústica 6,7,8que excitam a interface atmosfera-oceano. A colossal erupção do vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha'apai e o tsunami que se seguiu é o primeiro tsunami global desencadeado por um vulcão registrado por instrumentação moderna e densa em todo o mundo, proporcionando assim uma oportunidade única para investigar o papel dos processos de acoplamento ar-água na geração de tsunamis e propagação.
Aqui usamos dados do nível do mar, atmosféricos e de satélite de todo o mundo, juntamente com modelos numéricos e analíticos, para demonstrar que este tsunami foi impulsionado por uma fonte em constante movimento na qual as ondas de gravidade acústica irradiadas da erupção excitam o oceano e transferir energia para ele por ressonância. Uma correlação direta entre o tsunami e os tempos de chegada das ondas de gravidade acústica confirma que esses fenômenos estão intimamente ligados.
Nossos modelos também mostram que os tempos de viagem extraordinariamente rápidos e a longa duração do tsunami, bem como seu alcance global, são consistentes com uma fonte acoplada ar-água. Esse mecanismo de acoplamento tem claras implicações de risco, uma vez que leva a ondas mais altas ao longo de massas de terra que se elevam abruptamente em longos trechos de águas oceânicas profundas.
quinta-feira, 9 de junho de 2022
Explosão de explosões submarinas provocou erupção do vulcão Tonga
Expedições de pesquisa descobriram que o colapso da
caldeira expôs enormes quantidades de magma quente à água.
A erupção vulcânica Hunga Tonga-Hunga Ha'apai em 15 de janeiro produziu a maior explosão atmosférica na história registrada. Crédito: NASA/GOES/NOAA/NESDIS
Os pesquisadores
estão começando a entender por que a erupção de um vulcão submarino em
Tonga foi tão explosiva – e o que aconteceu depois. Evidências
coletadas por dois grupos sugerem que quando o centro do vulcão entrou
em colapso, ele expeliu uma enorme quantidade de magma que reagiu
violentamente com a água, alimentando várias grandes explosões e
centenas de explosões muito menores.
O
vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha'apai entrou em erupção em 15 de janeiro de
2022, produzindo a maior explosão atmosférica da história registrada.
Ele enviou ondas de choque ao redor do mundo e uma nuvem de cinzas na
atmosfera superior.
Em
maio, Shane Cronin, vulcanologista da Universidade de Auckland, Nova
Zelândia, liderou um grupo que navegou sobre a caldeira do vulcão, a
depressão central que se forma quando um vulcão entra em erupção, e usou
um sonar para mapear sua estrutura. Eles descobriram que a caldeira de
quatro quilômetros de largura caiu de menos de 200 metros abaixo do
nível do mar para mais de 850 metros.
“O
vulcão produziu esta enorme caldeira nova”, diz Cronin. Ele estima que
cerca de 6,5 quilômetros cúbicos de rocha foram jogados fora,
aproximadamente o equivalente a uma esfera tão larga quanto a ponte
Golden Gate em San Francisco, Califórnia. “Foi uma descoberta
incrível”, diz Taaniela Kula, Secretária Adjunta de Terras e Recursos
Naturais de Tonga em Nuku'alofa e colaboradora da pesquisa. “Cria uma
imagem melhor do mecanismo do vulcão.” O trabalho foi apresentado em
uma reunião da União Europeia de Geociências (EGU) em Viena no dia 26 de
maio.
Após a erupção, os pesquisadores mapearam a caldeira, a depressão central que se forma quando um vulcão entra em erupção. Crédito: Shane Cronin/Universidade de Auckland e Taaniela Kula Tonga Geological Services
A razão para esta
grande explosão foi provavelmente a interação entre grandes quantidades
de magma e água quando a erupção começou, diz Cronin. “Você tem água a
20 graus e você tem magma de 1.110 graus entrando em contato direto”,
diz ele. Uma diferença de temperatura tão grande significou que, quando
a água foi forçada a entrar em contato com o magma pela erupção, ela
explodiu. Cada interação empurrou a água mais para dentro das bordas do
magma, diz Cronin, aumentando a área de superfície de contato e
provocando mais explosões em uma reação em cadeia.
A
profundidade inicial da caldeira também era rasa o suficiente para que a
pressão da água não suprimisse a explosão, mas profunda o suficiente
para que o magma fosse alimentado com enormes quantidades de água para
alimentar as interações, resultando em várias grandes explosões e
centenas de explosões muito menores a cada minuto. Relatos de
testemunhas oculares do dia da erupção relataram “estalos e ruídos como
fogo de artilharia” a até 90 quilômetros da erupção, diz Cronin. "Esses
não são sons que eu ouvi de vulcões em erupção antes", diz ele.
Grãos
de cinzas recuperados de Tonga após a erupção também sugerem que houve
uma interação violenta entre magma e água. Quando a água do mar entrou
em contato com o magma, produziu ondas de choque poderosas o suficiente
para fraturar os grãos, disse Joali Paredes-Mariño, engenheiro geológico
da Universidade de Auckland, em trabalho apresentado na EGU.
Destrua
Uma
expedição separada por uma equipe do Instituto Nacional de Água e
Pesquisa Atmosférica da Nova Zelândia (NIWA) em Auckland viajou para o
vulcão em abril, mas não passou pela caldeira. Eles coletaram cinzas do
fundo do mar ao redor do vulcão, o que mostrou que a erupção
provavelmente foi seguida por fluxos piroclásticos dramáticos, correntes
quentes de cinzas e lava que choveram sobre os lados submersos da
caldeira. As cinzas quentes que se precipitaram transformaram o fundo
do mar ao redor em um deserto branco que “eliminou tudo”, diz o líder da
viagem Kevin Mackay, geólogo marinho do NIWA.
Esses
fluxos se espalharam debaixo d'água por milhares de quilômetros
quadrados a partir da erupção, rasgando os cabos do fundo do mar -
incluindo aqueles que fornecem acesso à Internet de Tonga, que ainda não
foi totalmente restaurado - e alimentando tsunamis que varreram as
ilhas próximas, chegando a 18 metros de altura. No fundo do mar, nada
parece ter sobrevivido, embora as amostras ainda estejam sendo
analisadas para determinar a extensão dos danos. “Nós nem achamos que
as bactérias estão vivendo lá”, diz Mackay. “É assim que pensamos que o
sedimento é tóxico.”
Amostras
coletadas pela equipe do NIWA estão sendo usadas para estudar os
possíveis impactos nos níveis de oxigênio do oceano e na acidificação do
oceano, diz Sarah Seabrook, biogeoquímica do NIWA.
Nem
tudo, porém, foi dizimado. Dados de satélite mostraram uma grande
proliferação de fitoplâncton no oceano após a erupção, que se alimentou
de nutrientes liberados pela explosão, diz Seabrook. E nas colinas
próximas que se projetavam acima do fundo do mar a apenas 15 quilômetros
da erupção, a vida estava florescendo, diz Mackay. “Esperávamos que a
vida fosse universalmente destruída.”
Pluma de vapor de água
Outra
pesquisa apresentada na EGU por Philippe Heinrich na Comissão Francesa
de Energias Alternativas e Energia Atômica, perto de Paris, mostrou que a
onda de pressão da erupção produziu um tsunami até a costa mediterrânea
francesa, a 17.000 quilômetros de distância, com vários centímetros no
nível do mar aumento registrado. Luis Millán, do Laboratório de
Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, também descobriu que a
erupção enviou uma nuvem de vapor de água que atingiu uma altura de 53
quilômetros, bem na estratosfera. Essa pluma, que agora circundou o
globo, aumentou o teor de vapor de água da estratosfera em 146
teragramas (146 trilhões de gramas), ou 10%, e provavelmente permanecerá
na atmosfera por pelo menos um ano. “Não vimos nada assim antes em
toda a era dos satélites”, diz Millán.
Algumas
pesquisas sugerem que havia indícios do que estava por vir. Thomas
Walter, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências em Potsdam, diz que
as leituras da sismologia apontam para um possível colapso parcial da
parede da caldeira horas antes do evento. "É uma dica muito fraca", diz
ele. “Mas pode indicar que temos primeiro um colapso e depois a
explosão.”
Cronin
concorda que pode ter havido algum aviso prévio. Imagens de satélite
mostraram parte da borda norte saliente do vulcão caindo no mar no dia
anterior à erupção. “Isso pode ter indicado os estágios iniciais do
colapso da caldeira”, diz ele. Essa poderia ser uma ferramenta crucial
na previsão de futuras erupções submarinas. “Se perdemos a grande pista
de que esse grande evento estava chegando, obviamente essa é uma lição
que levaremos adiante”, diz Cronin.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01544-y
quarta-feira, 13 de abril de 2022
Erupção vulcânica em Tonga foi a mais violenta da história do país
Um evento como o da última sexta (14) acontece em intervalos de décadas ou séculos. Entenda como as erupções são classificadas – e quais foram os impactos para comunidades próximas.
PorLetícia Guimarães, Ronaldo Pierosan, Lucas RossettiAtualizado em 24 jan 2022, 17h52 - Publicado em 22 jan 2022, 15h04
./Divulgação
Este é o sétimo texto do blog Deriva Continental, escrito porLetícia Freitas Guimarães, Ronaldo Pierosan, Lucas Rossetti.
De tempos em tempos, erupções vulcânicas nos lembram que o planeta Terra é vivo e dinâmico. No dia 14 de janeiro, esse lembrete veio do vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, localizado no arquipélago de Tonga, no Oceano Pacífico. A erupção ocorreu em uma ilha inabitada, mas as cinzas se espalharam por quilômetros de distância, o tremor provocou tsunamis que romperam o cabo de fibra óptica que conecta a internet de Tonga ao resto do mundo.
A erupção já é considerada a mais violenta da história do país. A seguir, entenda o que causou a explosão, como profissionais da Geologia classificam as erupções e quais foram os impactos globais causados pelo Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.
O que causa o vulcanismo?
Vulcões são aberturas na crosta terrestre de onde lava, fragmentos vulcânicos e gases são expelidos. As erupções podem ocorrer em três ambientes geológicos diferentes: separação de placas tectônicas (como ocorre no meio do Oceano Atlântico, responsável pelo vulcanismo na Islândia); colisão de placas tectônicas (isso ocorre ao longo do denominado “Círculo de Fogo do Pacífico”, que inclui o Hunga Tonga-Hunga Ha’apai); e nas porções internas das placas, onde a geração de magma está relacionada à ocorrência de pontos quentes no manto terrestre (é o caso das ilhas Havaianas e Canárias).
Ilustração representativa dos diferentes ambientes tectônicos onde ocorre vulcanismo. A) Separação de placas tectônicas, onde a geração do magma ocorre devido à rápida perda de pressão do manto, que se funde. B) Colisão de placas tectônicas, onde a geração de magma resulta da redução da temperatura de fusão do manto causada pela interação com a água proveniente da desidratação da placa tectônica que mergulha sob a outra. C) Porções internas de placa, onde a geração de magma está relacionada à ocorrência de regiões anomalamente quentes no manto. CreativeCommons/Reprodução
As ilhas de Hunga Tonga e Hunga Ha’apai são porções emersas (ou seja, acima do nível do mar) de uma caldeira vulcânica submarina de 3 quilômetros de extensão. Todas as erupções por lá são causadas pela colisão entre as placas tectônicas do Pacífico e da Austrália. A primeira mergulha sob a segunda, gerando o chamado arco vulcânico de Tonga-Kermadec.
O magma que chega à superfície não é líquido, e sim um fluido viscoso composto de três fases: uma líquida, uma gasosa (resultante da liberação de gases dissolvidos na fase líquida) e uma sólida (minerais formados a partir da cristalização da fase líquida). As erupções podem ser efusivas (em que predomina o derramamento de lava) ou explosivas (onde há produção de fragmentos vulcânicos que são ejetados na atmosfera, como a famosa erupção do Monte Vesúvio).
As consequências da atividade vulcânica para as comunidades humanas são bastante variadas e o tamanho do impacto causado por elas depende do tipo e da intensidade da erupção. A atividade recente do vulcão Cumbre Vieja, nas Ilhas Canárias é um exemplo de erupções efusivas com dano localizado. Já as erupções fortemente explosivas podem resultar em dano regional ou até mesmo global. Um exemplo são as erupções dos vulcões chilenos Puyehue-Cordón Caulle e Calbuco em 2011 e 2015, respectivamente, que fecharam aeroportos no Chile, Argentina e no sul do Brasil. Outro exemplo é a erupção do vulcão Tambora, na ilha de Sumbawa, em 1815, que reduziu a temperatura do planeta em até 2,5°C, fazendo com que o ano de 1816 ficasse conhecido como “o ano sem verão” na Europa.
Como classificar as erupções vulcânicas
As erupções explosivas são classificadas de acordo com o índice de explosividade vulcânica (VEI, da sigla em inglês paravolcanic explosivity index). Trata-se de uma escala numérica (logarítmica) baseada no volume de material ejetado e na altura da coluna eruptiva – aquela nuvem de cinzas de gases que observamos nas erupções.
Índice de Explosividade Vulcânica (VEI), escala numérica mede a explosividade relativa das erupções vulcânicas. Volume de material expelido, altura da coluna eruptiva e descrições qualitativas (por exemplo “erupção suave”, “erupção colossal”, etc.) são usados como critério de classificação. A escala não tem limite superior, embora o maior valor (VEI=8) seja definido com base nas maiores erupções conhecidas no planeta. VEI 0 corresponde à erupções efusivas ou de baixa explosividade, com volume de material ejetado inferior a 10.000 m³, enquanto que VEI 8 representa erupções mega-colossais, com volume de material ejetado superior a 1.000 km³ e colunas eruptivas mais altas que 25 km. A escala é logarítmica, ou seja, cada intervalo da escala representa um aumento de 10 vezes no volume de material ejetado (com exceção dos intervalos entre VEI 0, 1 e 2). geology.com/Montagem sobre reprodução
O VEI varia de 0 (eventos não explosivos, com volume de material inferior a 10.000 m³) a 8 (eventos extremos, com volume de material ejetado superior a 1.000 km³ e altura da coluna eruptiva acima de 25 km).
Eventos de VEI 1-2 ocorrem no intervalo de semanas a meses. Já os de VEI 5 ocorrem no intervalo de décadas, os de VEI 6 no intervalo de séculos, e os de VEI 7-8 no intervalo de centenas de milhares de anos.
Magnitude e frequência das erupções ocorridas nos últimos 10 mil anos. O número cumulativo de erupções para cada VEI está normalizado por 1000 anos. Erupções de baixa explosividade (VEI 0 e 1) não incluídas. Escala logarítmica é utilizada a fim de permitir a visualização das baixas frequências relacionadas às maiores erupções. Exemplos de erupções bem conhecidas são indicados para ilustrar cada VEI. Simkin & Siebert/Montagem sobre reprodução
O volume de material ejetado pela erupção em Tonga, na semana passada, ainda não foi bem estimado. Estima-se que a intensidade da erupção é de VEI entre 5 e 6. O Serviço Geológico de Tonga reportou que a altura da coluna eruptiva foi superior a 20 km, enquanto alguns especialistas sugerem, a partir de imagens de satélite, altura superior a 30 km.
Seja como for, esse é o maior evento da história do sistema vulcânico Tonga-Kermadec.
Localização do sistema vulcânico Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (estrela amarela na imagem superior à esquerda). A imagem superior à direita apresenta a batimetria do entorno das ilhas Hunga Tonga e Hunga Ha’apai, medida a partir do navio R/V Falkor em abril de 2016, evidenciando o relevo no vulcão submarino; o volume total estimado do edifício vulcânico acima do piso da caldeira (a -155 m) é de aproximadamente 0,50 km³, dos quais cerca de 11% estão acima do nível médio do mar. O diâmetro basal do edifício é de aproximadamente 1,5 km. As imagens inferiores incluem uma imagem obtida pelo Airbus Pléiades-1A (à esquerda) no final do evento eruptivo de 2015, que representa a expressão inicial do relevo (pré-erosão) da “nova” ilha Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, e o estado da ilha quase 3 anos depois (à direita), em imagem DigitalGlobe WorldView-2 obtida em 19 de setembro de 2017. A evolução costeira é evidenciada pelos contornos coloridos na imagem inferior à esquerda, com cores que variam do vermelho (janeiro de 2015) a azul (setembro de 2017). Garvin et al/Montagem sobre reprodução
Impactos da erupção
A erupção do Hunga Tonga-Hunga Ha’apai começou no dia 14 de janeiro, mas atingiu seu ápice no dia 15. A explosão violenta destruiu grande parte da ilha, gerou umanuvem de fragmentos vulcânicos e gases, além de umaonda de choquecom velocidades da ordem de 300 m/s, percebida por moradores das Ilhas Fiji e outras localidades próximas. Ela chegou a ser detectada por sensores localizados na Nova Zelândia, Estados Unidos, México e Reino Unido.Tsunamistambém atingiram outras ilhas da região.
Imagens da coluna eruptiva produzida pela atividade explosiva do vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha’apai em 14-15 de janeiro de 2022 (acima) e da consequente camada de cinzas recobrindo a capital Nuku’alofa (abaixo) Volcano Discovery/Montagem sobre reprodução
A explosão ouvida em todo o Pacífico foi considerada a mais estrondosa desde a erupção do Krakatoa em 1883. Ondas de mais de 1,2 metros atingiram Nuku’alofa (capital de Tonga). Elas chegaram à Nova Zelândia cerca de 5 horas após a erupção, e também aos Estados Unidos, 10 horas após a erupção.
A Cruz Vermelha estima que ao menos 80 mil pessoas foram afetadas pelos tsunamis ao redor do mundo. Eles causaram, inclusive, um vazamento de petróleo no Peru, gerando uma mancha de óleo de quase 20 mil m², causando grande dano ambiental na região.
A nuvem de cinzas e gases vulcânicos que se espalha pelo Pacífico cobriu as ilhas mais próximas ao vulcão. Ela já danificou centenas de edificações, causou cancelamento de vôos, além de interrupções no abastecimento de água e agricultura.
A comunicação nas ilhas, feita majoritariamente por cabos submarinos, foi interrompida devido aos danos causados pelos tsunamis. A comunicação via satélites está prejudicada pelas cinzas e gases vulcânicos – o que atrasou o início da ajuda às populações afetadas. O monitoramento do sistema vulcânico também está comprometido e segue sendo feito via imagens de satélite.
Ao menos 3 mortes foram notificadas pelo governo local, além de pessoas desaparecidas (os números ainda não foram divulgados). A análise detalhada e uma estimativa precisa dos danos causados devem ser atualizadas e divulgadas pelas instituições locais ao longo dos próximos dias.
Histórico do vulcão Hunga Tonga-Hunga Ha’apai
As primeiras erupções observadas na caldeira datam de 1912 (VEI 2). Outros eventos eruptivos foram registrados em 1938 (VEI 2), 1988 (VEI 0), 2009 (VEI 2) e 2014-2015 (VEI 2). A atividade eruptiva é do tipo surtseyana, uma erupção explosiva subaquática rasa, onde a fragmentação do magma que gera a explosão é resultado da interação entre magma e água (neste caso, do mar).
A erupção de 17 a 21 de março de 2009 produziu uma nuvem de vapor e cinzas que atingiu 7,6 km de altura, gerando problemas para o tráfego aéreo local, e resultou em dois cones vulcânicos na porção noroeste e sul da ilha Hunga Ha’apai.
A atividade que se estendeu de 19 de setembro de 2014 a 24 de janeiro de 2015 produziu uma nuvem de vapor que atingiu 10 km de altura e gerou jatos de fragmentos vulcânicos de dispersão localizada (ainda assim suficientes para causar o cancelamento de vôos internacionais na região) que resultaram em um cone vulcânico de 120 metros de altura e 2 km de comprimento que uniu as duas ilhas pré-existentes.
Estudos sobre os vulcões
As erupções vulcânicas sempre despertaram o interesse e a curiosidade da humanidade. Desde o período dos grandes filósofos, de Plínio o Velho (79 A.C) a René Descartes (1650), existem relatos sobre estes eventos. Com o advento da Geologia Moderna, a partir das teorias de James Hutton (1785) e seus adeptos, foi possível compreender melhor estes fenômenos.
Os avanços tecnológicos do último século – principalmente sobre ondas sísmicas, imagens de satélite e modelos computacionais – permitiram aprofundar o conhecimento sobre as atividades vulcânicas. Atualmente, cientistas de todo o mundo acompanham e estudam as erupções vulcânicas, publicam seus resultados em artigos e livros e debatem suas teorias em eventos científicos.
Desde 1999, o Brasil possui um evento científico específico para discutir este tema: oSimpósio de Vulcanismo e Ambientes Associados. Em outubro de 2022, o evento, que é promovido pela Sociedade Brasileira de Geologia, será organizado pela Universidade Federal de Mato Grosso e realizado em Cuiabá, e contará com especialistas de diversas regiões do país e de outras nações, discutindo os diferentes aspectos relacionados às atividades vulcânicas atuais e antigas.
