Wetenschap: Geluidsgolven van orkanen kunnen helpen bij weersverwachting


Orkaan Felicia op 8 augustus 2009. Toen nog een categorie 1 orkaan. Credit NASA

Orkanen creeëren geluidsgolven, die duizenden kilometers verderop detecteerbaar zijn. Een meting van de golven nabij deze stormen kunnen helpen bij het verbeteren van de modellen bij het opstellen van de verwachtingen en bij het efficiënter voorbereiden op deze gevaarlijke stormen, zeggen de wetenschappers achter deze studie. 

Orkanen produceren wind met snelheden van meer dan 250 km/h en zwiepen de golven op tot meer dan 20 m hoog. Als zo'n oceaangolf op een evenhoge golf beukt, die in de tegengestelde richting gaat, komt bij de botsing laag-frequente geluidsgolven vrij in de atmosfeer. Deze kunnen opgevangen worden door wetenschappelijk apparatuur, die duizende kilometers verder op staan opgesteld. Deze infrasound signalen staan bekend als microbaroms. 

"Signalen van de oceaangolven werden voor het eerst waargenomen in seismische gegevens in het begin van de jaren 1900 en werden beschouwd als "ruis" bij de geluidssignalen, die vrijkomen bij aardbevingen," zegt onderzoeker Kwok Fai Cheung, oceaan ingenieur aan de universiteit van Hawaii in Manoa. "In de jaren 1940 werden wetenschappelijke artikelen gepubliceerd, waarin vermeld stond, dat er signalen waren waargenomen in het midden van Noord Amerika. De oorsprong van deze signalen lag bij de golven van de oceaan tijdens een storm. Deze conclusie wordt bekrachtigd door een artikel, gepubliceerd in de jaren 1990 door Russische wetenschappers. Zij herleidden de oorsprong van de infrageluidssignalen ontvangen in Siberië tot de orkanen in de Stille Oceaan." 

Als orkanen zich voortbewegen zullen de golven, die ze eerder hebben veroorzaakt, in contact komen met de golven, die ze op een later tijdstip creeëren. Dit is door eerdere studies aangetoond. Dit produceert een krachtig microbarom signaal in de nasleep van de storm. Het is inderdaad mogelijk om te beluisteren hoe stormen golven maken. Dit kan zelfs aan de andere kant van de wereld nog registreerbaar zijn, zegt onderzoeker Justin Stopa, eveneens oceaan ingenieur aan de universiteit van Hawaii in Manoa.

Storm signalen
Het luisteren naar deze microbaroms kan de wetenschappers in principe helpen om continu de golvenactiviteit te monitoren en de stormen op de oceanen te traceren en volgen. "Het krachtigste infrageluidssignaal komt vanuit het centrum van de storm, welke eveneens het gevaarlijkse gedeelte van de orkaan is," zegt Stopa in een interview met Our Amazing Planet. Echter het normale bewegingspatroon van het oceaanoppervlakte, zoals getijdengolven en golven veroorzaakt door andere stormen,  genereert eveneens microbaroms. Om te zien of het verschil tussen de microbaroms met verschillende bronnen aantoonbaar zou zijn, maakten de onderzoekers gebruik van de Monitoring System infrasound sensor array in Hawaii. Hiermee werden de signalen tijdens de passage van orkanen Neki en Felicia in 2009 gemonitord. Neki bereikte het hoogtepunt als een categorie 3 tropische cycloon met gemiddelde windsnelheden van 194 km/h. Felicia werd een categorie 4 tropische cycloon met gemiddelde windsnelheden van 208 km/h. (Tropische cycloon is de verzamelnaam voor orkanen, tropische stormen en tyfonen).

Met behulp van gemodelleerde windsnelheid gegevens, simuleerden de onderzoekers de golf omstandigheden tijdens deze orkanen. Deze schattingen dienden als basis voor een akoestisch model voor het berekenen van de mircobarom activiteit. De verwachtingen van het onderzoeksteam kwamen overeen met de microbarom signalen, die de Hawaii sensor array detecteerde. De microbaroms van de orkanen overstemden de veel zwakkere signalen van andere verschijnselen in de oceaan. 

Gedrag van orkanen
De onderzoekers breiden nu hun studie uit naar de stormen over de gehele wereld met behulp van hun Franse collegae. Tevens onderzoeken zij of ze extratropische en groteschalige weerpatronen kunnen analyseren als toevoeging op het onderzoek naar orkanen. (Extratropische stormen worden aangedreven door de temperatuurverschillen bij een frontaal systeem, terwijl tropische stormen hun brandstof krijgen uit de convectie en warme tropische wateren.) "Deze combinatie van observaties en gesimuleerde data zal een bijdrage leveren aan een beter begrip van maritieme stormen met inbegrip van het gedrag van orkanen en het klimaat", zegt Stopa. "Dit kan leiden tot betere modellen, die de mogelijkheid hebben de gevaren voor de mensen te voorspellen en eventueel door goede en efficiënte voorbereiding te verminderen". Deze modellen behoeven verdere verfijning, geven de onderzoekers aan. "Er is nog veel meer werk aan de winkel voordat infrageluid metingen gebruikt kunnen worden in het opstellen van een weersverwachting," zegt Cheung. De atmosfeer is een moeilijke omgeving om in een model vast te leggen hoe het geluid voorbeweegt. De oorzaak hiervan ligt in de snel veranderende omstandigheden ter plekke, welke gevolgen hebben voor de dichtheid van de lucht en dus voor de snelheid van het geluid. Deze nieuwe bevindingen zijn slechts de eerste stap van een lang proces, voegt Cheung toe. Stopa, Cheung en hun collegae Milton Garcés en Nickles Badger publiceerden hun bevindingen in het decembernummer van Journal of Geophysical Research-Ocean. 

© onweer-online
^{Bron: OurAmazingPlanet}