Observações das plumas de poeira deixadas pela erupção do vulcão Hunga Tonga-Hunga Haʻapai em São José dos Campos pelo CBJLSW Na-K LIDAR resultado da Cooperação entre INPE e NSSC.
No dia 15 de Janeiro de 2022 ocorreu uma grande erupção vulcânica na ilha de Hunga Tonga-Hunga Haʻapai, no sul do Pacífico. A base da ilha faz parte do arco de Tonga-Kermadec, sujeito a terremotos e formado por uma cadeia de vulcões submarinos. A boca desse vulcão estava submersa há algumas dezenas a centenas de metros abaixo do nível do mar. Profundidade suficiente para que o oceano não suprimisse toda a força da explosão, mas, permitiu que houvesse condições ideais para tornar essa explosão mais interessante. A água em contato com o magma se transforma rapidamente em gás que se expande aceleradamente atingindo alturas bem elevadas.
De acordo com pesquisadores da Nasa, com base nos dados de satélites Geoestacionários, GOES-17 e o Himawari-8, a pluma vulcânica do Hunga Tonga-Hunga Haʻapai atingiu a maior altitude já registrada por esse tipo de fenômeno, chegando a aproximadamente 58 km. A maior altura registrada anteriormente era de 35 km e pertencia à pluma da erupção do vulcão Pinatubo, nas Filipinas, em 1991.
O grupo FISAT/INPE tem realizado estudos de aerossóis estratosféricos utilizando LIDAR desde 1972. Contribuiu amplamente na detecção e monitoramento da poeira estratosférica deixada pelo El Chichón em 1982 e Pinatubo em 1991. Em final de 2016, problemas técnicos no LIDAR do INPE impediram a continuidade dessas medidas. Nesse mesmo periodo, foi instalado um LIDAR de duplo feixe, em 589 nm (Na) e 770 nm (K), em cooperação com o NSSC (National Space Science Center, CAS – China), através do Laboratório Conjunto Sino-Brasileiro para Clima Espacial (CBJLSW) instalado em local contíguo. Apesar de ser bem mais avançado em termos de resolução temporal e em altura o CBJLSW Na-K Lidar, por sua concepção e layout não permite medir simultaneamente os sinais vindos da atmosfera abaixo de aproximadamente 10 quilômetros de altitude, perdendo-se assim as informações sobre Aerossóis Troposféricos. E ainda não sabíamos da sua eficácia em medir aerossóis Estratosféricos, pois não ocorrera uma erupção vulcânica significativa desde 1991.
Logo após a expressiva explosão do Tonga, pesquisadores do mundo todo se organizaram para monitorar as plumas por ele deixadas. No dia 17 de janeiro de 2022 o CBJLSW – Na-K LIDAR estava em plena operação em São José dos Campos, e conforme mostrado na Figura 1, o perfil de espalhamento da luz laser mostra um decaimento exponencial do sinal recebido de fóton-contagens na região entre 20 e 40 km de altitude, estratosfera e baixa mesosfera. Esse comportamento é bem característico do espalhamento Rayleigh, produzido pelos constituintes principais da atmosfera (N2 e O2), proveniente dessa região atmosférica sem sinal algum de espalhamento por aerossóis estratosféricos.
Figura 1: Perfis de Fóton-Contagem devidos ao espalhamento do Sinal em 770 nm do CBJLSW Na-K LIDAR – INPE/NSSC registrados em São José dos Campos em 17 de Janeiro de 2022, dois dias após a explosão do vulcão em Tonga. Registrando a ausência de aerossóis vulcânicos entre 20 a 30 km de altura.
Segundo reportado por pesquisadores do IPEN à FAPESP, (https://revistapesquisa.fapesp.br/de-tonga-a-sao-paulo/) o radar de Laser (LIDAR) instalado no instituto registrou a chegada das plumas do Tonga em 27 km de altitude sobre São Paulo na madrugada do dia 26/01/2022 as 01:56. Infelizmente, o CBJLSW Na-K LIDAR passou por problemas técnicos nesse período e só retornou as medidas em 16/02/2022. Na Figura 2 pode-se observar duas amplificações abruptas do sinal de espalhamento, em torno de 24,5 e 26 km, provavelmente proveniente das plumas vulcânicas do Tonga.
Desde que o CBJLSW Na-K Lidar voltou a operação, em 16 de fevereiro, temos monitorado o comportamento das plumas do vulcão sempre que as condições noturnas favoreçam as observações. Percebe-se que em algumas noites essas plumas se dividem em 3 e nas últimas noites observou-se uma única camada mais larga centralizada em 25 km, conforme mostrado na Figura 3 com as observações do dia 29 e 30 de março, 2022.
Com esses registros podemos dar continuidade a série histórica de medidas de aerossóis estratosféricos com São José dos Campos. Além disso, pesquisadores do grupo estão trabalhando em colaboração com outros pesquisadores do Brasil e do exterior para tentar entender as características da pluma do vulcão de Tonga e seus possíveis impactos climáticos.
