Enorm trykkbølge fra vulkaneksplosjonen ved Tonga den 15/1-2022
Sterke lydsignaler observert i Norge
Eksplosjonen på vulkanen Hunga Tonga–Hunga Haʻapai kl. 04:14:45 UTC (05:14:45 norsk tid) den 15.januar satte opp seismiske bølger tilsvarende et jordskjelv med styrke 5.8. Som vist i et annet innlegg på jordskjelv.no, ble tydelige seismiske signaler registrert på NORSAR sine seismiske stasjoner på Fastlands-Norge, på Svalbard, og på Troll-stasjonen i Antarktis. Mer informasjon om den seismiske hendelsen finnes hos USGS og hos EMSC.
Vulkaneksplosjonen satte også opp en enorm trykkbølge i atmosfæren tilsvarende ca. 10 megatonn TNT eksplosiver, noe som er mer enn 500 ganger større enn atombomben som ble sluppet over Hiroshima i 1945. Denne trykkbølgen forplantet seg utover med lydhastighet og ble observert på et stort antall infralydstasjoner verden over, deriblant på NORSARs installasjoner på Løten, Karasjok og Bardufoss. Stasjonen IS37 i Bardufoss er en del av det globale nettverket for overvåkning av Prøvestansavtalen for atomvåpen (CTBT), mens stasjonene på Løten og Karasjok er en del av NORSARs nasjonale forskningsanlegg.
Figuren under viser registreringer av lavfrekvente lydbølger (infralyd) på stasjonene i Karasjok, Bardufoss og Løten. Bølgebanene fra Tonga til stasjonene i Norge er vist på kartet under, og det er interessant at både den direkte lydbølgen (her kalt I1) og bølgen som gikk den andre veien rundt jorda (her kalt I2) kan sees i dataene. Den direkte bølgen I1 brukte 14 timer til stasjonene i Nord-Norge og ca. 15 timer på å nå stasjonen NRSI på Løten. Bølgen I2 ankom NRSI etter ca. 24 timer, etter å ha tilbakelagt en avstand på ca. 24500 km. Dette tilsvarer en midlere utbredelseshastighet på ca. 280 m/s.
En annen interessant observasjon er at den sterke lydbølgen som kom gjennom atmosfæren også laget rystelser i bakken som kunne sees som utslag på de seismiske stasjonene i Norge. I tillegg til infralydstasjonen NRSI på Løten, består NORSARs anlegg i området av en stor seismisk array (NOA) bestående av 42 instrumenter plassert ut over et område med diameter på ca. 60 km.
Plottene under viser observasjoner av lydbølgen I1 på infralyd arrayen NRSI og på den seismiske NOA arrayen som ligger i samme området. Dataene er filtrert mellom 40 og 60 sekunders periode, og bølgeformene framstår som like.
For å ytterligere fastslå egenskapene til denne bølgen, gjorde vi en retning- og hastighetsanalyse av de seismiske observasjonene på NOA arrayen. Den såkalte FK-analysen viser i figuren under en bølge som kommer fra en nordlig retning på 8.9 grader med en hastighet på 310 m/s. Dette er helt i samsvar med en lavfrekvent lydbølge som ankommer langs bølgebanen I1 vist i kartet over.
Forskning og utvikling av metodikk og teknologi knyttet til overholdelse av avtalen som forbyr prøvesprengninger av atomvåpen er en kjernevirksomhet hos NORSAR. Eksplosjonslignende hendelser i atmosfæren, i havene, på eller under jordoverflaten er derfor av stor interesse. Vulkaneksplosjonen på Tonga den 15/1- 2022 hadde en eksplosiv kraft som tilsvarer en stor atombombe på ca. 10 megatonn (10 000 000 tonn) TNT. Eksplosjoner av denne størrelsesordenen er svært sjeldne, og våre analyser av denne hendelsen er med på å utvide vårt erfaringsgrunnlag for framtidig overvåkning av prøvestans.