Afkodning af tornadoer infralydbølger

Infralydbølger svinger ved frekvenser, som mennesker ikke kan høre, men de er ekstremt nyttige til at overvåge nukleare eksplosioner, fordi infralyd henfalder så langsomt i vores atmosfære, at den kan slynge sig rundt om Jorden flere gange. I slutningen af ​​1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne, forskere opdagede, at tornadoer og andre geofysiske begivenheder også producerer lyd inden for "nær-infralyd"-området på 0,5 til 20 Hz.

Tornado-producerende storme kan udsende infralyd mere end en time før "tornadogenese, " eller tornadodannelse. Dette inspirerede en gruppe forskere til at udvikle en lang rækkevidde, passiv måde at lytte til storme.

Under det 175. møde i Acoustical Society of America, afholdes 7-11 maj, 2018, i Minneapolis, Minnesota, Brian Elbing, assisterende professor i mekanisk og rumfartsteknik ved Oklahoma State University, vil præsentere sin gruppes arbejde. Elbing og hans team har indsamlet infralydmålinger fra tornadoer for at afkode information indeholdt i bølger om dannelsesprocesser og livscyklus, før potentielt ødelæggende storme rammer.

"Ved at overvåge tornadoer fra hundredvis af kilometer væk, vi vil være i stand til at reducere antallet af falske alarmer og muligvis endda øge advarselstiderne, " sagde Elbing. "Det betyder også, at stormjagere ikke behøver at komme så tæt på."

At lytte til infralyd i atmosfæren, forskerne bruger tre infralydsmikrofoner på Oklahoma State University arrangeret i en trekant, hver med en afstand på omkring 200 fod fra hinanden.

To vigtige forskelle adskiller disse mikrofoner fra den slags, vi er vant til at se. "Først, disse er større for større følsomhed over for lavere frekvenser, " sagde Elbing. "For det andet, vi skal af med vindstøj. ... Vi forsegler mikrofonen inde i en beholder med fire åbninger. En soaker-slange - ligesom dem, der bruges i haver - er fastgjort til hver af disse åbninger og strakt ud i modsatte retninger."

Elbing og hans team analyserer derefter tornado-infralyden fra vindstøjen. "Vindstøj er usammenhængende, så hvis du gennemsnittet det over et stort rum, vil det summere op til nul, " sagde han. "Omvendt, tornado infralyd er sammenhængende - hvilket betyder, at bølger ligner hinanden - over store afstande, så trykbølgerne lægger sig sammen og indeholder information."

At bestemme væskemekanismen, der er ansvarlig for tornadoernes infralyd, kan revolutionere, hvordan meteorologer overvåger og forudsiger - hvilket i sidste ende kan redde liv. "Dette gælder især for Dixie Alley, som ikke er kendt for de største tornadoer, men ofte har flest dødsfald, " sagde Elbing. "Kompleks terræn, uregelmæssige vejmønstre, og natlige tornadoer forhindrer stormjagere i at observere disse tornadoer, så lang rækkevidde, passiv overvågning af tornadoer vil give uvurderlig information om deres dannelsesprocesser og livscyklus."

"Da infralyd er en uafhængig datakilde, at kombinere det med eksisterende metoder bør hjælpe med at reducere falske alarmer, sagde Elbing. I dag, 75 % af tornadoadvarsler er falske alarmer og har en tendens til at blive ignoreret."

Nu, potentielt lange gennemløbstider - så meget som en time - leveret af infralyd kunne give forskere tid til at sende droner til bestemte steder for at indsamle kritiske data, før en tornado dannes. "Dette ville revolutionere vores forståelse af de fysiske processer, der producerer tornadoer, " sagde Elbing. "Vores nuværende forskning er støttet som en del af et National Science Foundation multi-universitet samarbejde ledet af Oklahoma State University (http://www.cloud-map.org), med det mål at udvikle og implementere droner med sensorer til atmosfærisk overvågning."