En av de största utmaningarna för att mildra faran för orkaner är att förutsäga var en storm kommer att landa och att uppskatta hur kraftfull den kommer att vara när den slår till. Forskarna Dr. Toshiro Tanimoto och Annie Valovcin vid University of California, Santa Barbara (UCSB) tittar på nya metoder för att övervaka orkanernas intensitet med hjälp av seismiska data.
"Orkaner har starka vindar som orsakar tryckförändringar på ytan som genererar seismiska vågor som vi tydligt kan se, sa Tanimoto, en professor vid UCSB Department of Earth Science. "EarthScope Transportable Array tillhandahöll viktiga data för detta projekt." The Transportable Array, del av EarthScopes USAarray, är en uppsättning av 400 seismometrar som sattes ut i strängar över hela USA, varje instrument ockuperar sin plats i två år innan de går till nästa sträng. Många stationer inkluderar även andra geovetenskapliga instrument; efter 2011, alla stationer inkluderade barometrar.
Genom att använda instrumentens seismiska och barometriska kapacitet, Valovcin och Tanimoto utvecklar ett nytt sätt att undersöka orkaner. De kallar det strålformande bakprojektion, och det innebär att analysera seismiska vågor som registrerats under en orkan för att lokalisera amplitudtoppen på kartan, som visar var de seismiska vågorna har sitt ursprung. De jämför sedan platsen från seismiska data med väderkartor som visar platsen för stormen, kontrollera om platserna stämmer överens och om den seismiskt härledda platsen följer samma väg genom tiden som stormkartans plats.
För de fall där Valovcin och Tanimoto tittade på data från orkaner över land, seismiska instrument upptäckte tryckförändringen mellan stormens lugna öga och orkanens ögonvägg, där vindar växlar från horisontellt till dramatiskt vertikalt och det finns kraftiga svängningar i trycket.
Till exempel, Orkanen Isaac, som drabbade Louisiana 2012 och orsakade cirka 2,4 miljarder dollar i skada, flyttade rakt igenom den transportabla arrayen. Stationerna registrerade både seismiskt och barometertryck, gör det möjligt för forskarna att arbeta direkt med två typer av data från samma händelse. "I orkanen Isaac, 80 km från centrum visade data ett cirkulärt högtrycksmönster som vi direkt kan se på grund av den Transportable Array. I orkanlitteratur, detta diskuteras, men det var spännande att se det, sa Tanimoto.
I nästa fas av forskningen, Tanimoto och Valovcin upptäckte när en orkan är tillräckligt stark, det orsakar seismiska vågor som kan detekteras även när stormen fortfarande är ute till havs. Metoden kräver en utbredd instrumentuppsättning, eftersom de seismiska vågorna de studerar har mycket långa våglängder. Valovcin och Tanimoto använde en annan instrumentuppsättning - det mycket tätt placerade södra Kaliforniens seismiska nätverk - för att mäta orkaner från östkusten till mitten av Atlanten.
Medan en orkan är ute över havet, uppgifterna är mindre detaljerade än landföringsdata, visar den allmänna platsen för hela lågtryckssystemet. Det är högteknologin, liggande version av att lägga örat på ett järnvägsspår för att känna vibrationerna från ett tåg som du ännu inte kan se.
"Detta kan lägga till vad vi vet, och på lång sikt, ge oss ett avlägset sätt att övervaka stormar, sade Valovcin. Till exempel, en barometer måste vara i orkanen för att mäta lufttrycket, men i framtiden, vi kanske kan upptäcka tryck på långt avstånd genom seismiska avläsningar."
Även om denna forskning är i ett tidigt skede ännu, det kan öppna dörren till ett nytt sätt att spåra orkaner. "Vi undersöker nu vad vi kan lära oss av detta. Det är ett nytt sätt att se på orkaner. Det visar på möjligheterna, när vi väl förstår den fysiska processen, sa Tanimoto.
