Forskere bruger ører i jorden til at overvåge orkanernes øjne

En af de største udfordringer ved at afbøde faren for orkaner er at forudsige, hvor en storm vil komme i land og vurdere, hvor kraftig den vil være, når den rammer. Forskerne Dr. Toshiro Tanimoto og Annie Valovcin ved University of California, Santa Barbara (UCSB) ser på nye metoder til at overvåge intensiteten af ​​orkaner ved hjælp af seismiske data.

"Orkaner har stærke vinde, der forårsager trykændringer på overfladen, der genererer seismiske bølger, vi tydeligt kan se, " sagde Tanimoto, en professor i UCSB Department of Earth Science. "EarthScope Transportable Array leverede kritiske data til dette projekt." Det transportable array, del af EarthScopes USArray, er et sæt på 400 seismometre, der blev indsat i skår over hele USA, hvert instrument optager sit sted i to år, før det flytter til næste skår. Mange stationer omfatter også andre geovidenskabelige instrumenter; efter 2011, alle stationer inkluderet barometre.

Ved at bruge instrumenternes seismiske og barometriske egenskaber, Valovcin og Tanimoto er ved at udvikle en ny måde at undersøge orkaner på. De kalder det stråleformende tilbageprojektion, og det involverer at analysere seismiske bølger optaget under en orkan for at lokalisere amplitudetoppen på kortet, som viser, hvor de seismiske bølger stammer fra. De sammenligner derefter placeringen fra de seismiske data med vejrkort, der viser placeringen af ​​stormen, kontrollere, om lokationerne stemmer overens, og om den seismisk afledte lokalitet følger samme vej gennem tiden som stormkortets placering.

For de tilfælde, hvor Valovcin og Tanimoto så på data fra orkaner over land, seismiske instrumenter registrerede trykændringen mellem stormens rolige øje og orkanens øjenvæg, hvor vinden skifter fra vandret til dramatisk lodret, og der er kraftige svingninger i trykket.

For eksempel, Orkanen Isaac, som ramte Louisiana i 2012 og forårsagede skader på omkring 2,4 milliarder dollars, flyttet lige gennem det transportable array. Stationerne registrerede både seismisk og barometrisk tryk, giver forskerne mulighed for at arbejde direkte med to typer data fra samme begivenhed. "I orkanen Isaac, 80 km fra centrum viste dataene et cirkulært højtryksmønster, som vi direkte kan se på grund af det Transportable Array. I orkanlitteratur, dette diskuteres, men det var spændende at se det " sagde Tanimoto.

I den næste fase af forskningen, Tanimoto og Valovcin fandt, når en orkan er stærk nok, det forårsager seismiske bølger, der kan detekteres, selv når stormen stadig er ude på havet. Metoden kræver en udbredt instrumentarray, da de seismiske bølger, de studerer, har meget lange bølgelængder. Valovcin og Tanimoto brugte en anden instrumentarray - det meget tæt anbragte Southern California Seismic Network - til at måle orkaner fra østkysten til midten af ​​Atlanterhavet.

Mens en orkan er ude over havet, dataene er mindre detaljerede end ilandføringsdata, viser den generelle placering af hele lavtrykssystemet. Det er højteknologien, version i landskabsstørrelse af at sætte dit øre på et jernbanespor for at mærke vibrationerne fra et tog, du endnu ikke kan se.

"Dette kan føje til, hvad vi ved, og på sigt, giv os en fjern måde at overvåge storme på, " sagde Valovcin. "F.eks. et barometer skal være i orkanen for at måle lufttrykket, men i fremtiden, vi kan muligvis registrere tryk på lang afstand gennem seismiske aflæsninger. "

Selvom denne forskning er i tidlige stadier endnu, det kunne åbne døren til en ny måde at spore orkaner på. "Vi undersøger nu, hvad vi kan lære af dette. Det er en ny måde at se orkaner på. Det viser mulighederne, når vi først forstår den fysiske proces, " sagde Tanimoto.