Gebrouwen boven warme afgelegen pekel, maar vaak gestuurd naar bewoonde kusten, zijn tropische cyclonen verantwoordelijk voor enkele van de meest gewelddadige stormen die op planeet Aarde voorkomen. In het licht van de opwarming van de aarde die gepaard gaat met klimaatverandering, is een brandende vraag of deze destructieve verstoringen – die, ondanks de schade aan mensenlevens en eigendommen die ze aanrichten, een vitale rol spelen bij de distributie van warmte-energie - worden sterker en meer veel voorkomend. Omdat de activiteit van tropische cyclonen van jaar tot jaar zo sterk varieert, en omdat satellietgegevens alleen teruggaan tot eind jaren zestig en begin jaren zeventig, is het voor wetenschappers moeilijk om de trends te beoordelen. Een nieuwe studie suggereert echter dat tientallen jaren aan gegevens die zijn verzameld door de seismometers die worden gebruikt om aardbevingen te volgen, een uitgebreider historisch record van stormen kunnen bieden om te analyseren.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een nieuwe studie suggereert dat wetenschappers de intensiteit van tropische cyclonen kunnen meten aan de hand van hun seismische voetafdruk. Omdat seismische metingen tientallen jaren verder teruggaan dan satellietgegevens, betekent dit dat we misschien langetermijntrends in stormsterkte kunnen volgen - misschien om de impact van klimaatverandering te onderscheiden.
Seismisch omgevingsgeluid en tropische cyclonen
Seismometers meten het wiebelen en slingeren van de planeet veroorzaakt door aardbevingen en vulkanische uitbarstingen – en van een hele reeks andere krachten, van industriële activiteit tot (vooral) botsingen oceaangolven. Omdat de primaire focus meestal ligt op trillingen die seismische metingen doen tegen een achtergrond van die andere, lagere trillingen, worden ze seismisch omgevingsgeluid genoemd.
Het is algemeen bekend dat de beweging van tropische cyclonen, ook wel (afhankelijk van het oceaanbekken) tyfoons en orkanen genoemd, een seismische handtekening achterlaten als onderdeel van dat omgevingsgeluid: Oceaan golven die door de doorgang van de storm raasden, slaan tegen kustlijnen, maar belangrijker zijn de verticale drukafwijkingen die ze genereren wanneer ze tegen elkaar botsen, die trillingen in de zeebodem veroorzaken.
Voorheen gebruikten wetenschappers die kennis vooral om een bepaalde tropische cycloon op te sporen. Lucia Gualtieri, van de afdeling Geowetenschappen van Princeton University, vroeg zich af of het seismische record kon worden doorzocht om de handtekeningen van eerdere stormen te identificeren.
De studie
Gualtieri en een divers team van mede-geowetenschappers, atmosferische wetenschappers en een statisticus pakten de vraag aan door 13 jaar te onderzoeken van seismische en satellietrecords in de noordwestelijke Stille Oceaan, het meest actieve en intense tropische cycloonbekken en een goed gecontroleerd door seismometers. (Tropische cyclonen in deze regio worden tyfoons genoemd.) De onderzoekers verbonden atmosferische gegevens over tyfoons met een sterkte van categorie 1 of hoger, ongeacht Categorie 1-stormen die minder dan twee dagen duurden, van 2000 tot 2010 met seismometermetingen om een model te ontwikkelen voor het meten van de intensiteit van een storm aan de hand van zijn seismische voetafdruk. Ze pasten het model vervolgens toe op seismische metingen van 2011 en 2012 en vergeleken het met tyfoongegevens van het satellietrecord om te evalueren hoe nauwkeurig het was.
Het bleek dat het model behoorlijk goed was in het schatten van de intensiteit van de tyfoon op basis van een seismogram (de kaart die door een seismometer wordt geproduceerd). En het onderzoek suggereert dat de relatie tussen de sterkte van het seismische signaal en de sterkte van de storm die het heeft gegenereerd ruwweg lineair is. "Deze lineaire relatie heeft betekenis omdat het ons in staat stelt om veranderingen [in de loop van de tijd] gemakkelijker te zien," Gualtieri vertelde Cody Sullivan voor de Climate.gov-nieuwssite van de National Oceanic and Atmospheric Administration. "Als je een één-op-één relatie hebt, zijn de berekeningen van kracht eenvoudiger en dat geldt ook voor de vergelijkingen tussen cyclonen."
De bevindingen van het team werden in februari 2018 gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven.
Ghost Typhoons: terug in de tijd turen om stormtrends te meten
Gualtieri en haar collega's willen hun model aanscherpen en testen in andere tropische cycloonbekkens, zoals het Caribisch gebied. Als ze hetzelfde succes vinden door de handtekening van tropische cyclonen te ontleden uit seismisch omgevingsgeluid en daaruit de stormintensiteit te schatten, wetenschappers hebben misschien een waardevol hulpmiddel om de frequentie en wreedheid te documenteren van tropische cyclonen die woedden en huilden voordat satellieten werden ze te meten.
Seismogrammen dateren uit de jaren 1880, hoewel de vroegste op papier staan en veel van dergelijke gegevens nog moeten worden gedigitaliseerd. "Als al deze gegevens beschikbaar kunnen worden gemaakt, zouden we records kunnen hebben die meer dan een eeuw teruggaan, en dan zouden we kunnen proberen om enige trend of verandering in intensiteit van tropische cyclonen meer dan een eeuw of langer,” Salvatore Pascale, een van Gualtieri’s co-auteurs en een aan Princeton University geassocieerd onderzoeker in atmosferische en oceanische wetenschappen, zei in een Persbericht van Princeton.
Met andere woorden, de opwindende mogelijkheid is dat we nu een middel hebben om vele decennia van tropische cyclonen voorafgaand aan het satelliettijdperk te evalueren - en dus de mogelijkheid om een uitgebreidere dataset te bestuderen om te helpen bepalen of de opwarming van de planeet leidt tot hevigere tyfoons en orkanen.