Een van de grootste uitdagingen bij het verminderen van het gevaar van orkanen is het voorspellen waar een storm zal aanlanden en inschatten hoe krachtig het zal zijn wanneer het toeslaat. Onderzoekers Dr. Toshiro Tanimoto en Annie Valovcin aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara (UCSB) kijkt naar nieuwe methoden om de intensiteit van orkanen te volgen met behulp van seismische gegevens.

"Orkanen hebben sterke winden die drukveranderingen op het oppervlak veroorzaken die seismische golven genereren die we duidelijk kunnen zien, " zei Tanimoto, een professor in de UCSB Department of Earth Science. "De EarthScope Transportable Array leverde cruciale gegevens voor dit project." De verplaatsbare array, onderdeel van EarthScope's USArray, is een set van 400 seismometers die werden ingezet in banen in de VS, elk instrument bezet zijn locatie gedurende twee jaar voordat het naar de volgende baan gaat. Veel stations bevatten ook andere aardwetenschappelijke instrumenten; na 2011, alle stations bevatten barometers.

Door gebruik te maken van zowel de seismische als de barometrische mogelijkheden van de instrumenten, Valovcin en Tanimoto ontwikkelen een nieuwe manier om orkanen te onderzoeken. Ze noemen het beamforming terugprojectie, en het omvat het analyseren van seismische golven die tijdens een orkaan zijn geregistreerd om de amplitudepiek op de kaart te lokaliseren, die laat zien waar de seismische golven zijn ontstaan. Vervolgens vergelijken ze de locatie van de seismische gegevens met weerkaarten die de locatie van de storm weergeven, controleren of de locaties overeenkomen en of de seismisch afgeleide locatie hetzelfde pad door de tijd volgt als de locatie op de stormkaart.

Voor de gevallen waarin Valovcin en Tanimoto gegevens van orkanen boven land bekeken, seismische instrumenten detecteerden de drukverandering tussen het kalme oog van de storm en de oogwand van de orkaan, waar winden veranderen van horizontaal naar dramatisch verticaal en er een sterke oscillatie in druk is.

Bijvoorbeeld, orkaan Izaäk, die Louisiana in 2012 trof en ongeveer $ 2,4 miljard aan schade veroorzaakte, verplaatst dwars door de Transportable Array. De stations registreerden zowel seismische als barometrische druk, waardoor de onderzoekers direct kunnen werken met twee soorten gegevens van dezelfde gebeurtenis. "In orkaan Isaac, 80 km van het centrum toonden de gegevens een cirkelvormig hogedrukpatroon dat we direct kunnen zien vanwege de Transportable Array. In de orkaanliteratuur dit wordt besproken, maar het was spannend om te zien, ' zei Tanimoto.

In de volgende fase van het onderzoek, Tanimoto en Valovcin ontdekten wanneer een orkaan sterk genoeg is, het veroorzaakt seismische golven die detecteerbaar zijn, zelfs als de storm nog op zee is. De methode vereist een wijdverbreide instrumentarray, omdat de seismische golven die ze bestuderen zeer lange golflengten hebben. Valovcin en Tanimoto gebruikten een ander instrumentarium - het zeer dicht op elkaar staande Southern California Seismic Network - om orkanen te meten van de oostkust tot het midden van de Atlantische Oceaan.

Terwijl een orkaan over de oceaan woedt, de gegevens zijn minder gedetailleerd dan de aanlandingsgegevens, met de algemene locatie van het hele lagedruksysteem. Het is de hightech, landschapsversie van je oor op een spoorbaan leggen om de trillingen van een trein te voelen die je nog niet kunt zien.

"Dit zou kunnen toevoegen aan wat we wel weten, en op den duur geef ons een manier om op afstand stormen te volgen, " zei Valovcin. "Bijvoorbeeld, er moet een barometer in de orkaan zijn om de luchtdruk te meten, maar in de toekomst we kunnen mogelijk druk van een lange afstand detecteren door middel van seismische metingen."

Hoewel dit onderzoek nog in de kinderschoenen staat, het zou de deur kunnen openen naar een nieuwe manier om orkanen te volgen. "We onderzoeken nu wat we hiervan kunnen leren. Het is een nieuwe manier om naar orkanen te kijken. Het laat de mogelijkheden zien, zodra we het fysieke proces begrijpen, ' zei Tanimoto.