Sobre la onda de presión del volcán Hunga Tonga

Por José Ernesto Barrera Rodríguez, meteorólogo de AEMET

El pasado día 15 de enero, sobre las 4:15 UTC, una erupción en el volcán submarino Hunga Tonga (Pacífico sur) liberó una colosal cantidad de energía en la atmósfera. El penacho volcánico se extendió verticalmente hasta los 55 km, en el límite entre la estratosfera y la mesosfera, y los efectos de la perturbación se dejaron sentir hasta la ionosfera afectando al sistema de posicionamiento GPS. La onda de presión se propagó horizontalmente sobre el planeta a velocidades cercanas a los 1200 km/h y el sonido de la explosión pudo oírse como un rumor sordo en regiones tan apartadas como el Yukón canadiense, a 10.000 km de distancia.

La figura 1 muestra una evolución idealizada de la perturbación de presión sobre el planeta. La energía liberada durante la detonación se propagó desde el volcán extendiéndose en un frente circular de diámetro creciente. Tras recorrer unos 10.000 km aproximadamente, el frente circular comenzó a menguar concentrándose en la antípoda de Hunga Tonga, localizada al sur de Argelia. La focalización de energía en esa región dio lugar a una perturbación secundaria que siguió los pasos de la primera, solo que en sentido inverso. Ese ciclo se repitió varias veces hasta la  completa disipación de la energía disponible. 

Figura 1: Modelo simple de propagación de una onda de presión sobre una Tierra plana (sin relieve) y perfectamente esférica

La perturbación alcanzó nuestro país sobre las 19:00 UTC (casi 15 horas después de la erupción) y lo atravesó de noroeste a sureste dejando huellas claramente apreciables en la red barométrica de AEMET. La figura 2 permite visualizar los sucesivos pasos de la onda a través de las anomalías de presión atmosférica en cada estación meteorológica.

Figura 2: Anomalías de presión (%) detectadas en la red de estaciones automáticas de AEMET en las horas que siguieron a la erupción. Aparte de las ondas entrante y saliente, se aprecia una tercera, en sentido perpendicular, probablemente debida a fenómenos de interferencia

Las desviaciones más acusadas se detectaron en Canarias, donde los valores extremos oscilaron entre 2-3 hPa (figura 3).

Figura 3: Anomalías de presión (azul) registradas en dos estaciones de Canarias. Los valores de 2-3 hPa en medias de diez minutos se encuentran entre los más altos registrados. Se indica el momento de la erupción así como las ondas de entrada y salida

Llama la atención en estos datos el hecho de que la perturbación de la onda de reflejada sea más acusada que la registrada a la llegada. Más aún, analizando la figura 2 se observa que entre ambas oscilaciones se manifiesta una tercera, más débil, que barre nuestro territorio en dirección perpendicular, entrando por Baleares y saliendo por Canarias. Estos rasgos son difíciles de conciliar con la propagación simplificada que se muestra en la figura 1.

En una aproximación más realista cabe esperar que la perturbación atmosférica interactúe de manera desigual con la orografía, dando lugar a una redistribución más asimétrica de la energía. Además, la Tierra no es perfectamente esférica, por lo que la confluencia en la antípoda experimentará pequeños retrasos en función de la dirección de propagación. Una forma sencilla de mostrar este fenómeno consiste en analizar diferencias entre imágenes de satélite consecutivas en el tiempo. En la figura 4 aplicamos esta técnica al canal de vapor de agua de 6.2 μm de Meteosat-11 y en el resultado se pone de manifiesto que la reflexión antipodal presenta una estructura compleja con múltiples arcos interfiriendo entre sí. En ese contexto podría explicarse tanto la propagación perpendicular observada en la figura 2 como el incremento de energía que se observa en la onda reflejada.

Figura 4: Secuencia de imágenes correspondientes a diferencias consecutivas. Esta técnica sencilla permite visualizar sin realces adicionales la estructura de la onda en su evolución temporal

En los próximos meses asistiremos a la publicación de resultados de observaciones y experimentos de modelización realista realizados en todo el mundo y que nos ayudarán a comprender mejor la física de este tipo de fenómenos singulares que despliegan su impacto a escala planetaria.

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