Traveling Ionospheric Disturbances Induced by the Secondary Gravity Waves From the Tonga Eruption on 15 January 2022: Modeling With MESORAC‐HIAMCM‐SAMI3 and Comparison With GPS/TEC and Ionosonde Data
Traveling Ionospheric Disturbances Induced by the Secondary Gravity Waves From the Tonga Eruption on 15 January 2022: Modeling With MESORAC‐HIAMCM‐SAMI3 and Comparison With GPS/TEC and Ionosonde Data
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2022 年 1 月 15 日汤加火山爆发的二次重力波引起的行进电离层扰动：使用 MESORAC – HIAMCM – SAMI3 进行建模并与 GPS/TEC 和电离探空仪数据进行比较
DOI：
10.1029/2023ja031408
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bossert, Katrina
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vadas, Sharon L.;Figueiredo, Cosme;Becker, Erich;Huba, J. D.;Themens, David R.;Hindley, Neil P.;Mrak, Sebastijan;Galkin, Ivan;Bossert, Katrina
我们模拟了 2022 年 1 月 15 日世界标准时间 ∼04:15 的 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai（以下简称“汤加”）火山喷发产生的重力波 (GW) 和行进电离层扰动 (TID)。我们使用 MESORAC 计算主要 GW 及其消散处产生的力/热量，使用 HIAMCM 计算次要 GW，使用 SAMI3 计算 TID。我们发现中型和大型TID（MSTID和LSTID）是由次级GW引起的，其水平相速度scH≃ 100–750 m/s，水平波长λH≃ 600–6,000 km，地基周期τr≃ 30 min 到 3 hr。新西兰上空的 LSTID 幅度为 ≃2–3 TECU，但在距汤加 ≃ 5,000 公里处急剧下降。澳大利亚和南非的 LSTID 振幅极小，因为体力产生了高度不对称的引力波场，并且引力波垂直于那里的磁场传播。我们分析了 SAMI3 的 TID，发现 30 分钟的去趋势窗口消除了最快的远场 LSTID。我们通过 2-3 小时窗口去趋势分析 GPS/TEC，发现最快的 LSTID 在 UT ∼8:30–9:00 到达美国和南美洲，cH≃ 680 m/s，λH≃ 3,400 km，τr≃ 83 min，与模型结果非常吻合。我们发现新西兰、澳大利亚、夏威夷、日本和挪威的 TID 模型与观测结果非常一致。观测到的 F 峰值高度 hmF2 在美国西部上空下降了 110-140 公里，从 8:00 到 13:00 UT，周期为 2.8 小时。我们表明，AIRS 观测到的 λH= 380 km 的兰姆波 (LW) 的振幅是≃ 110 km 处主引力波振幅的 2.3%。我们得出的结论是，观察到的 TID 可以完全由辅助 GW 来解释，而不是由“泄漏”的 LW 来解释。
We simulate the gravity waves (GWs) and traveling ionospheric disturbances (TIDs) created by the Hunga Tonga‐Hunga Ha'apai (hereafter “Tonga”) volcanic eruption on 15 January 2022 at ∼04:15 UT. We calculate the primary GWs and forces/heatings generated where they dissipate with MESORAC, the secondary GWs with HIAMCM, and the TIDs with SAMI3. We find that medium and large‐scale TIDs (MSTIDs and LSTIDs) are induced by the secondary GWs, with horizontal phase speedscH≃ 100–750 m/s, horizontal wavelengthsλH≃ 600–6,000 km, and ground‐based periodsτr≃ 30 min to 3 hr. The LSTID amplitudes over New Zealand are ≃2–3 TECU, but decrease sharply ≃ 5,000 km from Tonga. The LSTID amplitudes are extremely small over Australia and South Africa because body forces create highly asymmetric GW fields and the GWs propagate perpendicular to the magnetic field there. We analyze the TIDs from SAMI3 and find that a 30 min detrend window eliminates the fastest far‐field LSTIDs. We analyze the GPS/TEC via detrending with 2–3 hr windows, and find that the fastest LSTIDs reach the US and South America at ∼8:30–9:00 UT withcH≃ 680 m/s,λH≃ 3,400 km, andτr≃ 83 min, in good agreement with model results. We find good agreement between modeled and observed TIDs over New Zealand, Australia, Hawaii, Japan and Norway. The observed F‐peak height, hmF2, drops by ≃ 110–140 km over the western US with a 2.8 hr periodicity from 8:00 to 13:00 UT. We show that the Lamb waves (LWs) observed by AIRS withλH= 380 km have amplitudes that are ≃ 2.3% that of the primary GWs atz≃ 110 km. We conclude that the observed TIDs can be fully explained by secondary GWs rather than by “leaked” LWs.
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S. Chakrabarti
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通讯作者：
D. Altadill;A. Segarra;E. Blanch;J. Juan;V. Paznukhov;D. Burešová;I. Galkin;B. Reinisch;A. Belehaki