• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Geofysiker och atmosfäriska forskare samarbetar för att spåra tyfoners seismiska fotavtryck

    Lucia Gualtieri, en postdoktor i geovetenskap vid Princeton University, överlagrade en bild av seismogrammet som registrerar en tropisk cyklon ovanför en satellitbild som visar stormen som rör sig över nordvästra Stilla havet. Gualtieri och hennes kollegor har hittat ett sätt att spåra tyfonernas och orkanernas rörelse och intensitet genom att titta på seismiska data, som har potential att förlänga det globala orkanrekordet med decennier och möjliggöra ett mer definitivt svar på frågan, "Blir orkaner starkare?" Upphovsman:Fotoillustration av Lucia Gualtieri, satellitbild med tillstånd av NASA/NOAA

    Klimatologer frågas ofta, "Gör klimatförändringen orkaner starkare?" men de kan inte ge ett definitivt svar eftersom det globala orkanrekordet bara går tillbaka till gryningen av satellittiden. Men nu, en skärningspunkt mellan discipliner - seismologi, atmosfäriska vetenskaper, och oceanografi - erbjuder en outnyttjad datakälla:den kontinuerliga seismiska posten, som går tillbaka till början av 1900 -talet.

    Ett internationellt team av forskare har hittat ett nytt sätt att identifiera orkanernas rörelse och intensitet, tyfoner och andra tropiska cykloner genom att spåra hur de skakar på havsbotten, som registrerats på seismometrar på öar och nära kusten. Efter att ha tittat på 13 års data från nordvästra Stilla havet, de har hittat statistiskt signifikanta samband mellan seismiska data och stormar. Deras arbete publicerades den 15 februari i tidningen Earth and Planetary Science Letters .

    Gruppen av experter samlades av Princeton Universitys Lucia Gualtieri, en postdoktor i forskningsvetenskap i geovetenskap, och Salvatore Pascale, en associerad forskare inom atmosfäriska och oceaniska vetenskaper.

    De flesta människor förknippar seismologi med jordbävningar, sa Gualtieri, men de allra flesta av de seismiska uppgifterna visar rörelser med låg intensitet från en annan källa:haven. "Ett seismogram är i grunden markens rörelse. Det registrerar jordbävningar, eftersom en jordbävning får marken att skaka. Men den registrerar också alla små andra rörelser, "från att passera tåg till orkaner." Tyfoner dyker upp mycket bra i rekordet, " Hon sa.

    För det finns inget sätt att veta när en jordbävning kommer att drabba, seismometrar kör konstant, alltid redo att spela in en jordbävnings dramatiska ankomst. Mellan dessa jordskakande händelser, de spårar bakgrundens mullrande av planeten. Fram till för cirka 20 år sedan, geofysiker avfärdade detta lågintensiva mullrande som buller, Sa Gualtieri.

    "Vad är brus? Buller är en signal vi inte förstår, sa Pascale, som också är associerad forskare vid National and Oceanic and Atmospheric Administration's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory.

    Precis som astronomer har upptäckt att det statiska mellan radiostationerna ger oss information om den kosmiska bakgrunden, seismologer har upptäckt att det låga "bullret" som registrerats av seismogram är signaturen för vinddrivna havstormar, den kumulativa effekten av vågor som kraschar på stränder över hela planeten eller kolliderar med varandra i det öppna havet.

    En havsvåg som agerar ensam är inte tillräckligt stark för att generera en seismisk signatur vid de frekvenser hon undersökte, förklarade Gualtieri, eftersom typiska havsvågor bara påverkar de övre få foten av havet. "Partikelrörelsen förfaller exponentiellt med djup, så vid havsbotten ser du ingenting, "sa hon." Huvudmekanismen för att generera seismiska avvikelser från en tyfon är att ha två havsvågor som interagerar med varandra. "När två vågor kolliderar, de genererar vertikalt tryck som kan nå havsbotten och jiggla en seismometer i närheten.

    När en storm är tillräckligt stor - och stormar som klassificeras som orkaner eller tyfoner är - kommer den att lämna ett seismiskt rekord som varar i flera dagar. Tidigare forskare har framgångsrikt spårat enskilda stora stormar på ett seismogram, men Gualtieri kom på frågan från motsatt sida:kan ett seismogram hitta någon stor storm i området?

    Gualtieri och hennes kollegor fann en statistiskt signifikant överensstämmelse mellan förekomsten av tropiska cykloner och stor amplitud, långvariga seismiska signaler med korta perioder, mellan tre och sju sekunder, kallas "sekundära mikroseismer". De kunde också beräkna tyfonernas styrka från dessa "sekundära mikroseismer, "eller små fluktuationer, som de framgångsrikt korrelerade till stormens observerade intensitet.

    Kortfattat, den seismiska posten hade tillräckligt med data för att identifiera när tyfoner hände och hur starka de var.

    Än så länge, forskarna har fokuserat på havet utanför Asiens kust på grund av dess kraftfulla tyfoner och bra nätverk av seismiska stationer. Deras nästa steg inkluderar att förfina deras metod och undersöka andra stormbassänger, börjar med Karibien och östra Stilla havet.

    Och sedan kommer de att ta itu med det historiska seismiska rekordet:"När vi har en mycket definierad metod och har tillämpat den här metoden på alla dessa andra regioner, vi vill börja gå tillbaka i tiden, sa Gualtieri.

    Medan global storminformation bara går tillbaka till de tidiga dagarna av satellittiden, i slutet av 1960 -talet och början av 1970 -talet, de första moderna seismogrammen skapades på 1880 -talet. Tyvärr, de äldsta posterna finns bara på papper, och få historiska rekord har digitaliserats.

    "Om all denna data kan göras tillgänglig, vi kan ha rekord som går mer än ett sekel tillbaka, och då kunde vi försöka se någon trend eller förändring i intensiteten hos tropiska cykloner över ett sekel eller mer, "sa Pascale." Det är mycket svårt att fastställa trender i intensiteten hos tropiska cykloner - att se effekterna av den globala uppvärmningen. Modeller och teorier föreslår att de borde bli mer intensiva, men det är viktigt att hitta observationsbevis. "

    "Denna nya teknik, om det kan visa sig vara giltigt i alla tropiska cyklonbenägna bassänger, förlänger effektivt satellittiden, "sa Morgan O'Neill, en T.C. Chamberlin postdoktor i geovetenskap vid University of Chicago som inte var inblandad i denna forskning. "Det förlänger den tid som vi har global täckning av förekomst och intensitet av tropiska cykloner, " Hon sa.

    Forskarnas förmåga att korrelera seismiska data med stormintensitet är avgörande, sa Allison Wing, en biträdande professor i jorden, havs- och atmosfärsvetenskap vid Florida State University, som inte var inblandad i denna forskning. "När det gäller att förstå tropiska cykloner - vad som styr deras variation och deras reaktion på klimat och klimatförändringar - att ha mer data är bättre, i synnerhet data som kan berätta om intensitet, vilket deras metod verkar göra. ... Det hjälper oss att begränsa variationen som orkanintensiteten kan ha. "

    Detta samband mellan stormar och seismicitet började när Gualtieri bestämde sig för att leka med orkandata på fritiden, Hon sa. Men när hon överlagrade orkandata över seismiska data, hon visste att hon höll på med något. "Jag sade, 'Wow, det finns något mer än bara lek. Låt oss kontakta någon som kan hjälpa. "

    Hennes forskargrupp växte slutligen till att inkludera en andra seismolog, två atmosfäriska forskare och en statistiker. "Den mest utmanande delen var att etablera kommunikation med forskare från olika bakgrunder, "sa Pascale." Ofta, inom olika vetenskapsområden, vi talar olika dialekter, olika vetenskapliga dialekter. "

    När de väl utvecklat en "delad dialekt, " han sa, de började göra spännande upptäckter.

    "Så utvecklas vetenskapen, "sa Pascale." Historiskt sett det har alltid varit så. Discipliner utvecklas först inom sitt eget rike, då föds ett nytt fält. "


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com