日本国立研究开发法人海洋研究开发机构（JAMSTEC）地球环境部门环境变动预测研究中心主任代理渡边真吾、研究员中野满寿男、夏威夷大学国际太平洋研究中心名誉教授凯文·汉密尔顿、京都大学研究生院理学研究科副教授坂崎贵俊组成的研究团队发现，2022年1月15日发生于南太平洋岛国汤加的洪阿汤加-洪阿哈阿帕伊岛火山的大规模喷发，引发了一种特殊的大气波动（提案称之为“佩克利斯波”），在过去的85年里，这种波的存在一直未能得到证实。
图1向日葵8号观测到的火山喷发约4小时后的10分钟9.6μm亮度温度差（2022年1月15日08点40分～08点30分的亮度温度差，时间为世界时）。（供图：海洋研究开发机构（JAMSTEC）
佩克利斯波是以色列的C·L·佩克里斯博士于1937年从理论上推导出的地球大气固有的共振，但实际是否存在是气象力学中多年来的疑问。
研究团队分析了汤加大规模火山喷发后约12小时内气象卫星“向日葵8号”观测到的亮度温度数据，发现了以同心圆状从火山向外扩散、速度与音速相近（约315m/s）的兰姆波和以其80%左右的速度（约245m/s）向外扩散的佩克利斯波。
此外，研究团队用高分辨率全中性大气模型对火山喷发进行了数值模拟，结果再现了与兰姆波和佩克利斯波各自的理论计算相一致的铅直方向的压力变化以与向日葵8号实际观测到的相同速度在太平洋上扩散的情景。另外，根据索拉特纳(Soratena)气压计阵列的数据，还清楚地捕捉到了横穿日本的兰姆波和佩克利斯波的水平构造和气压脉冲的时间变化，并且这些都与模拟结果一致。
为了确认从向日葵8号的数据中发现的佩克利斯波是否与佩克利斯博士提出的共振一致，还需要对铅直结构进行调查。由于没有通过观测来确认的方法，所以研究团队将实际的大气数据输入到了佩克利斯波在大气中产生共振的必要条件、包括对流层、平流层、中间层、热层下部温度结构的高分辨率全中性大气模型（通称为JAGUAR）中进行了火山喷发的数值模拟。
数值模拟成功再现了与兰姆波和佩克利斯波各自的理论计算相一致的铅直结构的压力变动，并再现了与向日葵8号实际观测到的相同速度在太平洋上扩散的情景。
地球环境部门环境变动预测研究中心主任代理渡边表示：“通常海啸到达前的潮位变动可能是由兰姆波和佩克利斯波与海面相互作用而产生的，因此我们还将此次的数值模拟结果输入到了海洋模型中，模拟潮位的变动。希望能获取到有关火山喷发后大气波动带来的潮位变化及沿海防灾的重要见解。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Journal of the Atmospheric Sciences
论文：First Detection of the Pekeris Internal Global Atmospheric Resonance: Evidence from the 2022 Tonga Eruption and from Global Reanalysis Data
DOI：10.1175/JAS-D-22-0078.1
