最近，湯加的Hunga Tonga-Hunga Ha’apai火山在2022年1月15日04:14:45（UT）的噴發被證實在地球大氣中發起了影響深遠的大規模全球擾動。通過利用分佈在全球各地的5000多個全球導航衛星系統(GNSS)地面接收器記錄的數據，麻省理工學院Haystack天文台的科學家和他們來自挪威北極大學的國際合作夥伴已經觀察到大量證據表明在很長一段時間內火山爆發產生的大氣波及其在地球表面300公里以上的電離層印記。
這些大氣波在噴發后至少活躍了四天並繞地球三圈。電離層擾動六次經過美國上空，起初是由西向東，後來是反向。
這次火山事件異常強大，其釋放出的能量相當於1945年部署的1000枚原子彈的規模。科學家們已經知道，爆炸性的火山爆發和地震可以引發一系列的大氣壓力波，其中包括聲波，它們可以擾動震中上方几百公里的高層大氣。當在海洋上空時，它們可以引發海嘯波從而引發高層大氣層的擾動。這次湯加火山爆發的結果讓這個國際團隊感到驚訝，特別是其地理範圍和多天的持續時間。這些發現最終表明了大氣波和全球電離層聯繫的新方式。
這項新研究於當地時間2022年3月23日發表在同行評議的《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》上。
研究人員認為這些擾動是蘭姆波的影響；這些以數學家Horace Lamb命名的波在全球範圍內以音速傳播，振幅不會有太大的減少。雖然這些波主要位於地球表面附近，但它們可以通過複雜的途徑與電離層交換能量。正如新論文中所指的那樣，盛行的蘭姆波以前曾被報道為對1883年喀拉喀托火山爆發和其他地質災害的大氣反應。而現在這項研究為它們在全球電離層中的長期印記提供了大量的第一個證據。
在美國國家科學基金會的支持下，Haystack自2000年以來一直在收集全球GNSS網絡觀測數據以每天研究重要的總電子含量信息。該觀測站跟國際地球空間界分享這些數據以實現對各種前沿領域的創新研究。一種特殊形式的空間天氣–由電離層波引起，稱為流動電離層擾動(TID)–通常由包括來自太陽的突然能量輸入、地面天氣和人為干擾的過程激發。例如，Haystack科學家利用TID觀測提供了第一個證明日食可以在地球大氣層中引發弓形波證據。
論文的第一作者Shunrong Zhang表示：“已知只有嚴重的太陽風暴才會產生TID在太空中傳播數小時，甚至數天；火山爆發和地震通常只在數千公里內產生電離層干擾。通過探測這些重大的噴發引起的空間電離層干擾，我們不僅發現了蘭姆波的產生及其幾天的全球傳播，而且還發現了一個基本的新物理過程。最後，地表和低層大氣的信號可以產生巨大的轟動，甚至在太空深處。”
除了這些結果，Haystack的科學家們繼續對湯加噴發產生的嚴重空間天氣影響展開了額外的研究。