De aarde is een lawaaierige plek. Seismometers, die grondbewegingen meten om aardbevingen te detecteren, vulkanische uitbarstingen, en door de mens gemaakte explosieven, registreren voortdurend kleinere trillingen veroorzaakt door oceaangolven, stromende rivieren, en industriële activiteit.

"We noemen dit 'seismisch omgevingsgeluid' omdat voor mensen die geïnteresseerd zijn in aardbevingen, het is niet erg handig, " zegt geowetenschapper Lucia Gualtieri. "Maar het is geen willekeurige ruis."

In een nieuwe studie, Gualtieri en haar collega's hebben ontdekt dat die schijnbaar triviale blips de kracht kunnen coderen van orkanen die over oceaanwater bewegen. De bevindingen kunnen het mogelijk maken om de sterkte van eerdere orkanen in te schatten, om te onthullen hoe klimaatverandering de ernst en frequentie van deze stormen beïnvloedt.

Seismische vingerafdrukken

Wetenschappers weten sinds het begin van de 20e eeuw dat grote stormen in de oceaan, waaronder tropische cyclonen (ook bekend als "orkanen" en "tyfoons"), hun handtekeningen achterlaten in seismische gegevens. Het signaal komt van de oceaangolven die worden gegenereerd door de sterke wind van de orkaan. Maar het zijn niet zomaar golven. "De golven die je ziet als je naar het strand gaat, zijn niet genoeg, " zegt Gualtieri, die de studie leidde als postdoctoraal onderzoeker aan het Lamont Doherty Earth Observatory van Columbia University.

In plaats daarvan, tropische stormtrillingen komen voornamelijk voort uit complexe interacties tussen golven, en van drukschommelingen op de top van de oceaan, die op- en neergaande bewegingen in het water genereren. Die golven raken de zeebodem en laten de aarde trillen.

Hoewel bekend is dat orkanen een vingerafdruk achterlaten in het seismische record, het is moeilijk gebleken om veel nuttige informatie uit die vingerafdrukken te halen.

Geluidswetenschap

Tot nu, de meeste studies die tropische cycloongegevens probeerden te extraheren uit seismisch geluid waren gericht op individuele stormen. Daarentegen, Gualtieri en haar collega's analyseerden 13 jaar tropische cyclonen in de noordwestelijke Stille Oceaan.

Het team gebruikte gegevens van zeven seismometers gestationeerd in Oost-Azië en op eilanden in de Stille Oceaan. "Het maakt niet uit of de seismometer zich op de bodem van de oceaan of op het land bevindt, " legde Gualtieri uit. "Je kunt die signalen overal op aarde detecteren." Gegevens over de intensiteit van de tyfoon kwamen van satellietmetingen.

Het team gebruikte de gegevens van de eerste 11 jaar om een ​​computeralgoritme te trainen om tropische cyclonen in de seismografen te herkennen en om de intensiteit van elke storm te schatten. Voor de resterende twee jaar, ze lieten de computer de intensiteit schatten op basis van alleen seismische gegevens. De schattingen van het algoritme kwamen goed overeen met de metingen van de satellieten. Dit suggereert dat de handtekeningen in het seismische omgevingsgeluid een betrouwbare bron van informatie over tropische cyclonen kunnen zijn.

Vooruit kijken

Seismische gegevens kunnen niet concurreren met satellieten als het gaat om het maken van orkaanvoorspellingen. Maar het zou kunnen helpen om de voorspellingen voor wat klimaatverandering voor ons in petto heeft, te verbeteren.

Klimaatmodellen suggereren dat de opwarming van de aarde orkanen intenser maakt. Echter, de feitelijke gegevens zijn beperkt, omdat satellietmetingen van orkaanintensiteit pas dateren uit de jaren zestig en zeventig.

"Het is altijd een probleem als we proberen te zien of er trends zijn of niet, omdat onze datasets te kort zijn, ", zegt co-auteur Suzana Camargo. Ze bestudeert tropische cyclonen bij Lamont-Doherty Earth Observatory.

Seismische opnames, anderzijds, zou wetenschappers verder terug in de tijd kunnen laten kijken. Nadat het team zijn algoritme heeft verfijnd met meer gegevens uit andere oceaanbekkens, het seismische record zou tientallen jaren kunnen toevoegen aan onze kennis van tropische cycloonactiviteit.

Dat, beurtelings, zou klimaatwetenschappers helpen voorspellen wat er de komende decennia met orkanen gaat gebeuren, zegt Camargo.