Seismische golven die worden gegenereerd door tornado's wanneer ze neerkomen, kunnen worden gebruikt om de intensiteit van een twister te meten, volgens een nieuwe studie.

Het nieuwe onderzoek onderzocht een catastrofale tornado die Joplin trof, Missouri in mei 2011 en onthulde de grootte van de seismische golven geproduceerd door de tornado op de grond gecorreleerd met zijn kracht.

De resultaten suggereren dat onderzoekers de kracht van een grote tornado kunnen schatten door de seismische golven te meten die het creëert, een bevinding die de deur zou kunnen openen voor het bedenken van nauwkeurigere methoden om tornado's vanaf de grond te bestuderen, volgens de auteurs van de nieuwe studie gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

Weerautoriteiten voorspellen momenteel de locaties van tornado's met behulp van oppervlakteweerstations en Doppler-radar. Maar ze vertrouwen nog steeds op stormjagers en spotters om erachter te komen wanneer een tornado landt. Er is ook geen manier om de windsnelheid van een tornado direct te meten, daarom vertrouwen autoriteiten op schaderapporten om indirect de intensiteit ervan te beoordelen.

"Onze resultaten hebben toepassingen voor het ontwikkelen van een meer kwantitatieve maatstaf voor de kracht van een tornado, " zei Anne Valovcin, een afgestudeerde student aan de afdeling Aardwetenschappen van de Universiteit van Californië in Santa Barbara en hoofdauteur van de nieuwe studie. "Ook, we zien de seismische signalen alleen als het de grond raakt, dus dat zou een nieuwe manier kunnen zijn om direct te bepalen wanneer een tornado is geland."

Een nieuwe manier om twisters te monitoren

Seismische golven zijn trillingen in de aarde die ontstaan ​​wanneer de grond schudt, meestal gevoeld tijdens aardbevingen, vulkaanuitbarstingen of grote explosies. Tornado's genereren ook kleine seismische golven wanneer ze over de grond reizen, maar wetenschappers weten weinig over hoe deze golven variëren met de stormsterkte.

In de nieuwe studie Valovcin en haar collega's analyseerden seismische golven gegenereerd door de 22 mei, 2011 Joplin-tornado om de relatie tussen de grootte van deze golven en de kracht van de tornado te karakteriseren. De Joplin-twister klokte in als een krachtige EF5 op de Enhanced Fujita Scale, een schaal die de intensiteit van tornado's beoordeelt op basis van de hoeveelheid schade die ze aanrichten. Het doodde 158 mensen en resulteerde in $ 2,8 miljard aan schade, waardoor het de duurste enkele tornado in de Amerikaanse geschiedenis is.

De auteurs van het onderzoek veronderstelden dat als de tornado de grond dicht genoeg bij een seismisch station zou raken, de instrumenten konden die signalen opvangen. "We wilden kijken of we deze grondsignalen konden detecteren, werk dan achteruit en maak een model voor de seismische golven die door de tornado langs zijn hele pad worden gegenereerd, ' zei Valovcin.

De onderzoekers verzamelden gegevens van een netwerk van stations die waren gebouwd om kleine aardbevingen te detecteren en het binnenste van de aarde onder Noord-Amerika in kaart te brengen. Deze stations zijn uitgerust met seismometers en barometers die seismische signalen en veranderingen in luchtdruk meten. De metingen voor de nieuwe studie kwamen van een station dat dicht genoeg bij de Joplin-tornado lag om zijn seismische signalen te detecteren.

De auteurs verdeelden het pad van de tornado op het land in honderden afzonderlijke punten en berekenden de grootte van de seismische golf die op elk punt werd gegenereerd. Vervolgens correleerden ze de grootte van de seismische golven in elke fase van de levensduur van de tornado met de intensiteit van de tornado op dat moment.

De resultaten laten zien dat de grootte van de seismische golven goed correleerde met de EF-classificatie van de tornado. EF-classificaties variëren van EF0 tot EF5, waarbij EF5 de meest destructieve categorie is. De Joplin-tornado ging in minder dan 10 minuten van een EF1-2 naar een EF4-5, en bleef ongeveer 15 minuten op die intensiteit voordat het zijn kracht begon te verliezen. Toen de twister sterker en zwakker werd, de grootte van de seismische golven die het opwekte, nam dienovereenkomstig toe en af.

Het meten van de seismische signalen van een tornado zou onderzoekers een betere manier kunnen bieden om de kracht van een tornado te meten en zou kunnen helpen bepalen wanneer een twister precies raakt, volgens de auteurs van de studie. Maar ze waarschuwden dat de nieuwe methode grotendeels voorlopig is en verschillende beperkingen heeft.

Bijvoorbeeld, de techniek vereist het meten van de luchtdruk op het moment van de tornado om seismische interferentie van de turbulente lucht rond de twister te elimineren. Seismische stations moeten daarom naast functionerende barometers worden geplaatst om bruikbare gegevens te leveren.

Aanvullend, seismische golven gegenereerd door tornado's zijn erg klein, en kan niet worden gevoeld door een persoon zonder apparatuur. Ze verspreiden zich niet ver van hun bron, in tegenstelling tot seismische golven die worden gegenereerd door aardbevingen, die vaak groter zijn en lange afstanden kunnen afleggen. Om met deze methode tornado's in realtime te detecteren, zou een veel dichter netwerk van seismische stations en barometers moeten worden gebouwd dan momenteel bestaat, zei Valovcin.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.