Den seismiska smällen av tropiska cykloner

Bryggt upp över varm avlägsen saltlake men styrde ofta mot befolkade stränder, tropiska cykloner står för några av de mest våldsamma stormar som är infödda på planeten Jorden. Med tanke på de värmande temperaturerna som är förknippade med klimatförändringen är en brännande fråga om dessa destruktiva störningar - som, trots de skador på människors liv och egendom som de orsakar, spelar de en viktig roll i distributionen av värmeenergi - växer sig starkare och mer frekvent. Eftersom tropisk cyklonaktivitet varierar så mycket från år till år, och eftersom satellitregister bara går tillbaka till slutet av 1960-talet och början av 70-talet, är det svårt för forskare att bedöma trenderna. En ny studie föreslår dock att årtionden av data som samlats in av seismometrarna som används för att övervaka jordbävningar kan erbjuda ett mer omfattande historiskt register över stormar att analysera.

TL; DR (för lång; Läste inte)

En ny studie antyder att forskare kanske kan mäta intensiteten hos tropiska cykloner utifrån deras seismiska fotavtryck. Eftersom seismiska avläsningar går tillbaka årtionden längre än satellitdata betyder det att vi kanske kan spåra långsiktiga trender i stormstyrka - kanske hjälper till att urskilja effekterna av klimatförändringar.

Seismometrar mäter planetens vridningar och svängningar som orsakas av jordbävningar och vulkanisk energi utbrott - och av en mängd andra krafter, från industriell aktivitet till (särskilt) kollision havsvågor. Eftersom det primära fokus vanligtvis är tämjare som spiser seismiska avläsningar mot en bakgrund av dessa andra vibrationer på lägre nivå, kallas de för seismiskt omgivande ljud.

Det har varit allmänt känt att rörelsen av tropiska cykloner, även kallade (beroende på havsbassängen) tyfoner och orkaner, lämnar en seismisk signatur som en del av det omgivande bullret: Ocean vågor som stormas av stormens passage krossar mot kustlinjer, men mer betydelsefulla är de vertikala tryckavvikelserna de genererar när de kraschar tillsammans, vilket orsakar vibrationer i havsbotten.

Tidigare har forskare främst använt den kunskapen för att spåra en viss tropisk cyklon. Lucia Gualtieri, vid Princeton Universitys avdelning för geovetenskap, undrade om den seismiska posten kunde siktas igenom för att identifiera underskrifterna från tidigare stormar.

Gualtieri och ett mångsidigt team av geoforskare, atmosfäriska forskare och en statistiker tacklade frågan genom att undersöka 13 års värde av seismiska och satellitrekord i nordvästra Stilla havet, det mest aktiva och intensiva tropiska cyklonbassängen och en brunn som övervakas av seismometrar. (Tropiska cykloner i denna region kallas tyfoner.) Forskarna kopplade samman atmosfäriska data om tyfoner av kategori 1-styrka eller högre, bortsett från Stormar i kategori 1 som varade mindre än två dagar, från 2000 till 2010 med seismometeravläsningar för att utveckla en modell för att mäta en storms intensitet från dess seismik fotavtryck. De använde sedan modellen på seismiska avläsningar från 2011 och 2012 och jämförde den med tyfondata från satellitregistret för att utvärdera hur korrekt den var.

Som det visar sig visade sig modellen vara ganska bra för att uppskatta tyfonintensiteten från ett seismogram (diagrammet producerat av en seismometer). Och forskningen tyder på att förhållandet mellan styrkan hos den seismiska signalen och styrkan hos stormen som genererade den är ungefär linjär. "Detta linjära förhållande har betydelse eftersom det gör att vi lättare kan se förändringar [över tiden]," Gualtieri berättade för Cody Sullivan för National Oceanic and Atmospheric Administration's Climate.gov nyhetswebbplats. "När du har en till en relation är beräkningarna av styrka enklare och det är också jämförelserna mellan cykloner."

Teamets resultat publicerades i februari 2018 Earth and Planetary Science Letters.

Gualtieri och hennes kollegor vill finslipa sin modell och testa den i jordens andra tropiska cyklonbassänger, såsom Karibien. Om de hittar liknande framgångar som analyserar tropiska cyklons signatur från seismiskt omgivande buller och uppskattar stormintensitet, forskare kan ha ett värdefullt verktyg för att dokumentera frekvensen och hårdheten hos tropiska cykloner som rasade och ylade innan satelliterna mäta dem.

Seismogram går tillbaka till 1880-talet, även om de tidigaste finns på papper och många sådana poster fortfarande behöver digitaliseras. "Om all denna information kan göras tillgänglig, kan vi ha register som går tillbaka mer än ett sekel, och då kan vi försöka se någon trend eller förändring av tropisk intensitet cykloner över ett sekel eller mer, ”Salvatore Pascale, en av Gualtieris medförfattare och en forskare vid Princeton University i atmosfär- och oceanvetenskap, sa i en Princeton pressmeddelande.

Den spännande möjligheten, med andra ord, är att vi nu kan ha ett sätt att utvärdera många decennier av tropiska cykloner före satellittiden - och därmed förmågan att studera en mer omfattande dataset för att avgöra om uppvärmningen av planeten resulterar i hårdare tyfoner och orkaner.