火山噴火は、灰、ガス、水が空高く舞い上がるため、人間の活動や気候に深刻な影響を及ぼす可能性があります。ほとんどの噴火は大気圏の比較的浅い場所で起こりますが、2022年1月にトンガのフンガ・トンガ＝フンガ・ハアパイ火山で発生した非常に強力な噴火によって発生した噴煙は、記録上最も高い噴煙となりました。
オックスフォード大学とミュンヘン応用科学大学の研究者たちは、視差効果を利用した新しい衛星観測法を用いて、1月の噴火の高度を測定した。噴火によって発生した噴煙は推定57キロメートル（35マイル）上空まで到達し、一部の灰はさらに50キロメートル上空まで到達した可能性があることが判明した。研究者たちはまた、この噴煙が地球の中間圏（地表から約50キロメートル上空から始まる）に初めて流入したと観測されていると主張している。研究チームの論文はサイエンス誌に掲載された。
通常、火山噴煙の高さは、赤外線衛星を用いて雲頂部の温度を測定することで測定されます。雲頂部は対流圏に達し、高度とともに気温が低下するため、雲頂部の温度が下がることで雲の高さを推定できます。しかし、成層圏では高度とともに気温が上昇するため、既に高温となっている火山噴煙の温度、ひいてはその高さを正確に推定することはできません。
研究チームは単一の衛星からの温度測定値に頼ることができなかったため、複数の衛星のデータに基づいて煙の高度を観測する新しい方法を採用しました。高高度の雲を単一の衛星から観測すると、雲の実際の高度が歪んでしまい、誤った推定値につながります。そこで、トンガを見下ろす3機の静止衛星が、視差効果を利用して、研究チームの計算に必要なデータを提供しました。視差効果とは、物体を異なる視点から見ると、その位置が変わって見える現象です。この現象を実際に体験するには、親指を顔の前にかざし、片目ずつ見てください。親指が背景に対して「跳ねる」ように見えるはずです。
「これほど高い雲は、いかなる種類の雲であってもこれまで見たことがなく、驚くべき成果です」と、筆頭著者のサイモン・プラウド氏はオックスフォード大学のプレスリリースで述べています。「さらに、視差法を用いて高さを推定できたのは、良好な衛星観測網のおかげです。10年ほど前には不可能だったでしょう。」
プラウド氏とその同僚によると、フンガ・トンガ・フンガ・ハアパイの噴煙は噴火から15分後に高度25キロメートル（15.5マイル）、10分後に40キロメートル（24.8マイル）に達した。噴火から30分後、研究チームは地表から34キロメートル（21マイル）上空から噴煙の記録的な頂点に達する火山灰のドームを観測した。その直径は推定90キロメートル（56マイル）とされている。
研究者たちは、この観測方法を用いて、複数の衛星を用いて火山の噴煙の高さを計算する自動ワークフローを構築し、火山学者や大気科学者が利用できる詳細なデータセットを作成したいと考えています。しかし、噴煙がどのようにしてこれほどの高さまで達したのか、そしてそれが気候にどのような影響を与えたのかという疑問は、依然として残っています。
