最近，汤加的Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山在2022年1月15日04:14:45（UT）的喷发被证实在地球大气中发起了影响深远的大规模全球扰动。通过利用分布在全球各地的5000多个全球导航卫星系统(GNSS)地面接收器记录的数据，麻省理工学院Haystack天文台的科学家和他们来自挪威北极大学的国际合作伙伴已经观察到大量证据表明在很长一段时间内火山爆发产生的大气波及其在地球表面300公里以上的电离层印记。
这些大气波在喷发后至少活跃了四天并绕地球三圈。电离层扰动六次经过美国上空，起初是由西向东，后来是反向。
这次火山事件异常强大，其释放出的能量相当于1945年部署的1000枚原子弹的规模。科学家们已经知道，爆炸性的火山爆发和地震可以引发一系列的大气压力波，其中包括声波，它们可以扰动震中上方几百公里的高层大气。当在海洋上空时，它们可以引发海啸波从而引发高层大气层的扰动。这次汤加火山爆发的结果让这个国际团队感到惊讶，特别是其地理范围和多天的持续时间。这些发现最终表明了大气波和全球电离层联系的新方式。
这项新研究于当地时间2022年3月23日发表在同行评议的《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》上。
研究人员认为这些扰动是兰姆波的影响；这些以数学家Horace Lamb命名的波在全球范围内以音速传播，振幅不会有太大的减少。虽然这些波主要位于地球表面附近，但它们可以通过复杂的途径与电离层交换能量。正如新论文中所指的那样，盛行的兰姆波以前曾被报道为对1883年喀拉喀托火山爆发和其他地质灾害的大气反应。而现在这项研究为它们在全球电离层中的长期印记提供了大量的第一个证据。
在美国国家科学基金会的支持下，Haystack自2000年以来一直在收集全球GNSS网络观测数据以每天研究重要的总电子含量信息。该观测站跟国际地球空间界分享这些数据以实现对各种前沿领域的创新研究。一种特殊形式的空间天气--由电离层波引起，称为流动电离层扰动(TID)--通常由包括来自太阳的突然能量输入、地面天气和人为干扰的过程激发。例如，Haystack科学家利用TID观测提供了第一个证明日食可以在地球大气层中引发弓形波证据。
论文的第一作者Shunrong Zhang表示：“已知只有严重的太阳风暴才会产生TID在太空中传播数小时，甚至数天；火山爆发和地震通常只在数千公里内产生电离层干扰。通过探测这些重大的喷发引起的空间电离层干扰，我们不仅发现了兰姆波的产生及其几天的全球传播，而且还发现了一个基本的新物理过程。最后，地表和低层大气的信号可以产生巨大的轰动，甚至在太空深处。”
除了这些结果，Haystack的科学家们继续对汤加喷发产生的严重空间天气影响展开了额外的研究。