Onderzoekers melden in een nieuwe studie dat ze voor het eerst gerommel van vulkanische donder hebben gedocumenteerd, een prestatie die door veel vulkanologen als bijna onmogelijk wordt beschouwd.

Microfoons die erop uit waren om vulkaanuitbarstingen op de Aleoeten van Alaska te detecteren, namen geluiden op van de vulkaanuitbarsting van Bogoslof gedurende acht maanden van december 2016 tot augustus 2017. Onderzoekers die de opnames analyseerden, identificeerden verschillende krakende geluiden van uitbarstingen op 8 maart en 10 juni als vulkanische donder, een fenomeen waarvan de auteurs van het onderzoek zeiden dat het nog nooit eerder is vastgelegd in audio-opnames.

Waarnemers hebben beschreven dat ze in het verleden vulkanische donder hoorden, maar wetenschappers zijn er niet in geslaagd de donderslagen, veroorzaakt door vulkanische bliksem, te onderscheiden van de kakofonie van blaasbalgen en ontploffingen die gepaard gaan met een explosieve uitbarsting. In de nieuwe studie onderzoekers gebruikten microfoons op een nabijgelegen eiland en kaarten van vulkanische blikseminslagen om de geluiden van de donder te identificeren.

"Het is iets dat mensen die bij uitbarstingen zijn geweest, zeker eerder hebben gezien en gehoord, maar dit is de eerste keer dat we het definitief hebben gevangen en geïdentificeerd in wetenschappelijke gegevens, " zei Matt Haney, een seismoloog bij het Alaska Volcano Observatory in Anchorage en hoofdauteur van de nieuwe studie die is geaccepteerd voor publicatie in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

Het analyseren van vulkanische donder biedt wetenschappers een nieuwe manier om vulkanische bliksem te detecteren en mogelijk een manier om de grootte van een aspluim te schatten, volgens Jeff Johnson, een geofysicus aan de Boise State University die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

Haney en zijn team ontdekten dat de intensiteit van de donder overeenkwam met de intensiteit van de bliksem, wat betekent dat onderzoekers donder kunnen gebruiken als een proxy voor vulkanische bliksem, zei Johnson. De intensiteit van bliksem in een vulkanische pluim kan wetenschappers vertellen hoe groot de pluim is en hoe gevaarlijk deze kan zijn.

"Begrijpen waar bliksem in de pluim plaatsvindt, vertelt ons hoeveel as er is uitgebarsten, en dat is iets dat notoir moeilijk te meten is, "zei Johnson. "Dus als je onweer over een lang gebied lokaliseert, je zou mogelijk iets kunnen zeggen over hoe uitgebreid de pluim is."

Toezicht op dreigende uitbarstingen

Vulkaanuitbarstingen zijn inherent lawaaierig - explosies van rook, as en magma schudden de grond en creëren luide knallen en gerommel dat kilometers ver weergalmt. Bliksem komt veel voor in vulkanische pluimen omdat deeltjes as en ijs met elkaar in botsing komen en geëlektrificeerd worden. Onderzoekers gingen ervan uit dat vulkanische bliksem wordt gevolgd door donder, zoals het is tijdens onweer, maar ze hadden nog geen donderslagen kunnen onderscheiden van de geluiden van de uitbarsting zelf, en veel wetenschappers achtten het onmogelijk, volgens Haney.

In de nieuwe studie wetenschappers ontdekten onweer bij de Bogoslof-vulkaan op de Aleoeten van Alaska, een keten van meer dan 50 vulkanische eilanden in de noordelijke Stille Oceaan.

Onderzoekers houden de eilanden constant van een afstand in de gaten voor tekenen van dreigende uitbarstingen. Ze gebruiken seismische sensoren om grondbewegingen voor of tijdens een uitbarsting op te pikken, arrays van microfoons om geluiden te detecteren van as die naar de hemel explodeert en een wereldwijd netwerk van bliksemsensoren om blikseminslagen in een aspluim te detecteren. Onweersbuien zijn zeldzaam op de Aleoeten, dus als sensoren bliksem detecteren, het betekent hoogstwaarschijnlijk dat er een voortdurende uitbarsting is, zei Haney.

De uitbarsting van Bogoslof begon in december 2016 en barstte tot augustus 2017 meer dan 60 keer. Veel van de uitbarstingen produceerden torenhoge aswolken van meer dan zes kilometer (20, 000 voet) hoog die het vliegverkeer in de hele regio verstoorde.

Isoleren van donderslagen

De uitbarstingen van Bogoslof op 8 maart en 10 juni creëerden ideale omstandigheden voor het observeren van vulkanische donder, zei Haney. Beide uitbarstingen veroorzaakten immense aspluimen die enkele uren aanhielden nadat de uitbarstingen waren gestopt. Zonder het lawaai van een uitbarsting op de achtergrond, onderzoekers hadden een grotere kans om donderslagen te horen die werden veroorzaakt door bliksem in de pluim.

Wereldwijde bliksemsensoren detecteerden blikseminslagen in de aspluimen gedurende enkele minuten nadat elke uitbarsting was geëindigd. In de nieuwe studie Haney en zijn collega's vergeleken de timing en locatie van de blikseminslagen met geluiden die werden opgenomen door een microfoonarray op een nabijgelegen eiland.

Ze ontdekten dat de timing en het volume van de geluiden die de microfoons oppikten overeenkwamen met de bliksemgegevens op een manier die alleen donder kon.

Op 8 maart, de microfoons namen ten minste zes verschillende geluidsuitbarstingen op die drie minuten nadat de bliksemactiviteit in de pluim een ​​hoogtepunt bereikte, optraden. De timing van de uitbarstingen betekent dat het vrijwel zeker donderslagen waren, veroorzaakt door de bliksem:de microfoons waren 60 kilometer (40 mijl) verwijderd van de vulkaan, dus het zou geluid drie minuten hebben gekost om de microfoons te bereiken. Dat de donder zo ver weg werd opgepikt, betekent ook dat het behoorlijk luid was, zei Haney.

Op 10 juni, de microfoons pikten uitbarstingen van geluid op die uit een iets andere richting kwamen dan geluiden van de uitbarsting. De locatie van de uitbarstingen kwam overeen met gebieden met piekbliksemactiviteit, volgens de studie.

"Als mensen de uitbarsting persoonlijk hadden geobserveerd, zij zouden deze donder hebben gehoord, " zei Haney. "Ik verwacht dat in de toekomst, andere onderzoekers zullen enthousiast en gemotiveerd zijn om in hun datasets te kijken of ze het dondersignaal kunnen opvangen."