Kigger og lytter efter signaler om marineeksplosioner ved Floridas kyst

Undervandseksplosioner, der blev detoneret af den amerikanske flåde for at teste robustheden i skibes skrog, har givet seismologer en egen testmulighed:hvor meget kan vi vide om en undersøisk eksplosion fra de seismiske og akustiske data, den genererer?

I en undersøgelse offentliggjort i Bulletin fra Seismological Society of America , et team af forskere ledet af Ross Heyburn fra AWE Blacknest i Det Forenede Kongerige sammenlignede dataene fra "sandheden", der var tilgængelige fra flåden om stedet, størrelsen og dybden af ​​disse detonationer til estimater opnået fra seismiske stationer og hydroakustiske sensorer.

Eksplosionerne udført ved Floridas kyst giver mulighed for at teste kapaciteterne i International Monitoring System (IMS) fra Comprehensive Test-Ban Treaty Organization, indsat til at opdage hemmelige atomprøvesprængninger, siger forfatterne.

"Undervandseksplosioner af denne størrelse, hvor der findes jord-sandhedsdata, er ret sjældne, "sagde Heyburn. IMS -stationer" registrerer signaler fra mange undervandshændelser, begge naturligt forekommende, som jordskælv, og menneskeskabte, som luftvåbenundersøgelser. Imidlertid, jord-sandhedsdata fra de menneskeskabte kilder er ofte ikke tilgængelige, og normalt er alle observerede undersøiske eksplosioner meget mindre i størrelse end eksplosionerne i Florida. "

Marinens eksplosionstest blev udført i 2001, 2008 og 2016 inden for Søværnets Mayport -testområde, ligger 120 kilometer ud for kysten af ​​Jacksonville, Florida. Eksperimenterne testede skrogets integritet af kampene nær kysten USS Jackson, USS Milwaukee, USS Winston Churchill og USS Mesa Verde. Under forsøgene, 10, 000 pund kemiske eksplosioner blev bugseret bag et fartøj, der sejlede sammen med kampskibene, for at teste, hvordan kampskibets skrog reagerede på chokbølgerne produceret af nærliggende detonationer svarende til en TNT -ladningsvægt på omkring 6759 kilo.

Eksplosionerne er ikke på størrelse med en atomprøveeksplosion, men de er meget større end mange af de andre undersøiske eksplosioner, der er tilgængelige for at undersøge, forklarede Heyburn. "Eksplosionerne beskrevet i avisen er meget mindre end en typisk atomprøveeksplosion, der typisk er af størrelsesordenen kiloton i TNT -ækvivalent ladningsvægt, "sagde han." Til sammenligning søminer og dybdeladninger mod ubåd indeholder typisk eksplosive ladninger med TNT-tilsvarende ladningsvægte i størrelsesordenen hundredvis af kilogram. "

Heyburn og kolleger analyserede data fra eksplosionerne indsamlet af IMS seismiske stationer rundt om i verden og fra en hydrofonstation nær Ascension Island i det sydlige Atlanterhav til testene i 2008 og 2016. Forskerne brugte lokalitetsdata fra flåden til flere af eksplosionerne som en måde at forbedre nøjagtigheden af ​​beregninger, der bruges til at lokalisere epicentret for eksplosioner uden tilgængelige jord-sandhedsdata.

Tidligere forskning om detonationer i Det Døde Hav og andre undersøiske teststeder har vist, at der er en sammenhæng mellem den lokale omfang af en eksplosion og dens ladningsvægt. Efter at have taget hensyn til saltvandets saltindhold i nærheden af ​​Florida, Heyburn og kolleger var i stand til at ændre beregninger af Det Døde Hav for at estimere marinens ladningsvægte ud fra offentliggjorte estimater af lokal størrelse for eksplosionerne.

Undervandseksplosioner producerer også unikke seismiske træk, der kan bruges til at identificere kilden. En sådan bemærkelsesværdig funktion er boblepulsen, den undervandsimpuls, der genereres af gasboblen skabt af eksplosionen, når den udvider sig og trækker sig sammen i størrelse. Forskerne var i stand til at identificere boblepulsen i de seismiske optegnelser, bekræfter, at de seismiske signaler var resultatet af en undersøisk eksplosion.

Boblepulsen blev ikke observeret så tydeligt ved Ascension Island -hydrofonstationen, og Heyburn og kolleger antyder, at det lavvandede vand ud for Floridas kyst kan have forvrænget de hydroakustiske signaler fra eksplosionen. "Dette viste, at både de seismiske og hydroakustiske data kan være vigtige, når man analyserer signaler fra undersøiske eksplosioner, "sagde Heyburn.