Great Lakes-forskare etablerar ett experimentellt nätverk av lufttryckssensorer runt sjöarna Michigan och Erie för att se om de kan upptäcka potentiellt skadliga "meteotsunami"-vågor.

Finansiering för pilotprojektet tillhandahölls av University of Michigan-baserade Cooperative Institute for Great Lakes Research (CIGLR), som får ekonomiskt stöd från National Oceanic and Atmospheric Administration.

De 29 sensorerna i det avlägsna nätverket kommer att leta efter plötsliga lufttrycksförändringar - ofta förknippade med en rad snabbrörliga sommaråskväder - som kan utlösa meteotsunamibildning. Lågkostnadssystemet använder en blandning av nyinstallerade sensorer och befintliga instrument på forskningsbojar och vid strandnära väderstationer.

Meteotsunamis är stormdrivna vågor som på något sätt liknar jordbävningsgenererade tsunamier, även om meteotsunamis är mycket mindre destruktiva än de största seismiska tsunamin. I genomsnitt, cirka 100 meteotsunamis inträffar varje år på de stora sjöarna, även om de flesta är en fot eller mindre i höjd och är för små för att märka.

En meteotsunami är annorlunda än en seiche, en annan typ av potentiellt farlig våg som uppstår i de stora sjöarna.

Vid sällsynta tillfällen, stora meteotsunamis i stora sjöarna har varit kända för att orsaka skador på egendom, skador och till och med dödsfall. I juni 1954 en 10-fots våg som nu tros vara en meteotsunami träffade Lake Michigans strandlinje nära Chicago, sopade flera personer från bryggor och dödade sju.

Under det senaste decenniet, ansträngningar att utveckla ett meteotsunami-varningssystem har hindrats av behovet av realtid, högfrekventa data. Det nya pilotprojektet tar itu med den tekniska utmaningen med ett nätverk av 29 sensorer, var och en gör en lufttrycksmätning per minut.

"En annan destruktiv meteotsunami kan hända på de stora sjöarna i morgon, och vi är inte redo för det, " sa projektets ledande forskare, Ed Verhamme på LimnoTech, ett miljöteknik- och vetenskapsföretag baserat i Ann Arbor. "Dessa snabbinsatsmedel från CIGLR kommer att tillåta oss att röra oss snabbt för att få den typ av observationer som behövs för att varna allmänheten om denna ofta förbisedda fara.

Nyckeln till att upptäcka de atmosfäriska prekursorerna till en meteotsunami är förmågan att upptäcka plötsliga, flyktiga skiftningar i lufttrycket som kan vara bara några minuter. Men barometertryckssensorerna på de flesta amerikanska regeringsstyrda väderbojarna vid Great Lakes och väderstationer vid kusten rapporterar realtidsmätningar bara en gång var 10:e till 15:e minut, sade NOAA-fysikologen Philip Chu, medlem i pilotprojektets forskargrupp.

"En mätning var tionde minut eller längre är helt enkelt inte tillräckligt frekvent för att kunna upptäcka de flesta av dessa händelser, " sa Chu, som arbetar på myndighetens Great Lakes Environmental Research Laboratory i Ann Arbor. "Vi behöver högfrekventa mätningar, och instrumenten måste rapportera i realtid för att erbjuda prognoskapacitet."

I det CIGLR-finansierade pilotprojektet, varje sensor i nätverket skickar data i realtid till ett centralt datahanteringssystem. Tio av sensorerna finns på befintliga bojar som ägs av LimnoTech och olika universitet, och 10 finns vid befintliga väderstationer vid kusten som drivs av WeatherFlow Inc.

Fyra nya lågprissensorer installerades längs Wisconsins strandlinje vid Lake Michigan i somras, och fem till kommer att installeras längs sjöarna Michigan och Erie i höst. De nya sensorerna läggs till vid platser som sjösättningar av båtar, marinor och parker.

"Du behöver inte spendera $800 för en lufttryckssensor när en mycket billigare sensor kommer att göra samma sak, ", sa Verhamme. "Vi kan sticka en trycksensor på en ljusstolpe vid en parkeringsplats vid en marina eller vid en sjösättning av båten. Slutresultatet av denna ansträngning kommer att vara mätningar som kommer in en gång i minuten från 29 stationer."

Snabbresponsfinansiering på $11, 900 från CIGLR betalade för de nya sensorerna, för modifieringar av datorprogram på bojarna, och att skapa datahanteringssystemet.

Data från många av stationerna håller redan på att samlas in och analyseras. Det första testet av hela nätverket med 29 stationer börjar nästa vår. Observationer av vattennivån i Great Lakes och en hydrodynamisk modell kommer att användas för att testa noggrannheten i nätverkets förutsägelser.

"Detta projekt visar kraften hos kooperativa institut som CIGLR, " sa CIGLR-chefen Bradley Cardinale, professor vid U-M Skolan för miljö och hållbarhet. "Vi hjälper NOAA att utveckla partnerskap med universitet, privata företag och icke-statliga organisationer som snabbt kan flytta viktig forskning till tillämpningar som hjälper samhället."

Den snabba höjningen av vattennivån under en meteotsunami kan ske inom några minuter till en timme. Plötsliga vattennivåförändringar kan få folk att bli orädda på bryggor och vid stränder, skada egendom vid vattnet, stör maritima verksamheter, skapa starka, farliga strömmar, och kan till och med störa driften av strandlinjekraftverk, enligt NOAA.

Förr, vissa meteotsunamis har felidentifierats som freak-vågor, flodvågor eller seicher, sa NOAA:s Chu. En seiche är en rytmisk svängning av vatten i en sjö eller delvis sluten kropp, som en större version av vatten som skvalpar fram och tillbaka i ett badkar.

Vindar och atmosfäriska tryckförändringar kan bidra till bildandet av både seicher och meteotsunamis. Dock, vindar är vanligtvis viktigare för seichebildning, medan tryckförändringar ofta spelar en betydande roll i genereringen av meteotsunamis, enligt NOAA.

Om det nya pilotprojektet visar sig vara framgångsrikt, det långsiktiga målet skulle vara att införliva en meteotsunami-varning eller varning i det befintliga varningssystemet för National Weather Service för att skydda de cirka 30 miljoner människor som bor längs de stora sjöarnas kuster, sa Chu.

"Om vi ​​kan visa att detta tillvägagångssätt är genomförbart och att vi faktiskt kan upptäcka meteotsunamis i förväg, då kan det vara möjligt att eftermontera eller uppgradera instrument på de flesta kuststationerna för att få hög frekvens, realtidsmätningar, " han sa.