science >> Wetenschap >  >> anders

Kan NASA natuurrampen voorspellen?

Studenten van de University of Iowa helpen bij het installeren van de NASA NPOL-radar als onderdeel van het IFloodS-programma. Zie orkaan Sandy-foto's. Aneta Goska, Overstromingscentrum van Iowa

De meesten van ons denken waarschijnlijk aan NASA als het verkennen van de maan en de sterren, niet het Amerikaanse middenwesten. Hoe dan ook, op een middag in juni 2013, als donder, bliksem en een hevige stortbui sloeg Iowa en westelijk Illinois, wetenschappers van het IFloodS-programma van de NASA waren aanwezig om de krachtige storm te bestuderen. De onderzoekers verzamelden data radarschotels, bodemvochtsensoren en regenmeters, die ze vervolgens vergeleken met gegevens en afbeeldingen die waren verzameld door orbitale satellieten die boven hen vlogen. Hun doel:schattingen van regenval dubbel controleren op basis van satellietgegevens. Als ze die berekeningen kunnen verfijnen, ze hopen uiteindelijk hun weersatellieten te gebruiken om te zien en een vroege waarschuwing te geven wanneer rivieren in het Midwesten buiten hun oevers kunnen treden en overstromingen kunnen veroorzaken [bron:NASA].

Dat werk is misschien niet zo spectaculair of ontzagwekkend als, zeggen, het planten van een Amerikaanse vlag op Mars. Maar voor mensen die in gebieden wonen die kwetsbaar zijn voor overstromingen, het kan veel belangrijker blijken te zijn.

"Onder de weersrampen in de VS, overstromingen komen op de tweede plaats na hitte in het aantal doden, en het is nummer één in het bedrag van de schade, "Pedro Restrepo, de hydroloog die verantwoordelijk is voor het North Central River Forecast Center van de National Weather Service, uitgelegd in een NASA-persbericht.

Het IFloodS-programma is slechts één onderdeel van NASA's andere, minder gepubliceerde maar uiterst kritische missie om manieren te vinden om mensen te beschermen tegen verschillende natuurrampen op onze eigen planeet.

Daartoe, NASA besteedt jaarlijks meer dan $ 1,8 miljard aan aardwetenschappen - meer dan het uitgeeft aan het bestuderen van andere planeten [bron:NASA]. De onderzoeksprogramma's van het bureau omvatten inspanningen om aardbevingen te voorspellen, vulkanische uitbarstingen, bosbranden en krachtige stormen, en om ons meer te waarschuwen om ons erop voor te bereiden, grotendeels door gebruik te maken van gegevens die zijn verzameld door satellieten vanuit het gezichtspunt van de orbitale ruimte. In aanvulling, NASA's Near Earth Object Program maakt gebruik van zowel op de aarde gebaseerde als orbitale observatoria om asteroïden en kometen te identificeren en te volgen waarvan de paden hen dicht bij de aarde brengen - inclusief enkele die mogelijk op het oppervlak van onze planeet inslaan en enorme verwoesting en verlies van leven veroorzaken, of mogelijk zelfs een golf van uitstervingen veroorzaken [bron:NASA].

De inspanningen van NASA om verschillende natuurrampen te voorspellen, bevinden zich meestal nog in de experimentele ontwikkelingsfase, dus we zijn waarschijnlijk nog jaren verwijderd van het hebben van het agentschap als een betrouwbare ziener. Dat gezegd hebbende, NASA-wetenschappers hebben enkele belangrijke ontdekkingen gedaan en vooruitgang geboekt die binnenkort, kan ons allemaal op aarde wat gemakkelijker laten ademen. Hier zijn een paar van hun voorspellingsinspanningen.

Inhoud
  1. Orkaanintensiteit voorspellen
  2. vulkanen, Aardbevingen en Tsunami's
  3. Moordende asteroïden

Orkaanintensiteit voorspellen

De Aqua-satelliet bevat een reeks sensoren die speciaal zijn ontworpen voor het observeren van alle delen van de watercyclus van de aarde, inclusief water op het land, in de oceanen, en in de atmosfeer. Reto Stöckli/NASA

Als je in een kustgebied woont waar je kwetsbaar bent voor orkanen, er zijn twee cruciale stukjes informatie die u van weersvoorspellers wilt hebben. De eerste is wat het pad van de orkaan zal zijn, zodat je weet of het de plaats waar je woont zal raken of niet. De tweede is hoe krachtig de storm zal zijn.

Sinds het begin van de jaren negentig is meteorologen hebben hun vermogen om te voorspellen waar stormen zich in de oceaan ontwikkelen, aanzienlijk verbeterd. Maar helaas, het vermogen om de intensiteit van orkanen te voorspellen is niet zo veel verbeterd. De reden is dat de kracht van orkanen wordt beïnvloed door een complexe reeks factoren, zowel binnen als buiten het stormsysteem, van de warmte-inhoud van de oceaan tot de relatieve vochtigheid van de omringende omgevingen. Het was een behoorlijk ontmoedigende klus om dat allemaal vanaf de grond te begrijpen [bron:NASA].

Maar dat is waar NASA om de hoek komt kijken. Zijn orbitale satellieten kunnen het grote geheel zien en enorme hoeveelheden gegevens verzamelen over orkanen van bovenaf terwijl ze zich ontwikkelen. Door die gegevens af te stemmen op hoe krachtig de stormen worden, ze hopen erachter te komen welke factoren de meest betrouwbare indicatoren zijn voor de orkaanintensiteit, en hoe het tempo waarin het zich ontwikkelt te voorspellen.

Nu al, onderzoekers van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, en de Universiteit van Hawaï in Manoa hebben een potentieel belangrijke doorbraak bereikt. Ze hebben relatieve vochtigheidsgegevens geanalyseerd van het Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) -instrument op NASA's Aqua-ruimtesatelliet voor bijna 200 Noord-Atlantische orkanen tussen 2002 en 2010. en vergeleek dat met reeds beschikbare gegevens over de maximale wind die die orkanen produceerden. De onderzoekers ontdekten dat orkanen die snel intenser werden, de neiging hadden zich te ontwikkelen wanneer hun omgeving vochtiger was in vergelijking met de omgevingen die zwakkere stormen produceerden [bron:NASA].

In 2014, NASA is van plan een nieuwe reeks satellieten te lanceren die weersvoorspellers nog meer kunnen helpen bij het voorspellen van de orkaanintensiteit. Het Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), ontwikkeld door ingenieurs aan de Universiteit van Michigan, zal een constellatie van acht kleine satellieten in een lage baan om de aarde brengen. De sensoren van de satellieten meten verschillende eigenschappen in de oceaan en de atmosfeer, met als doel een nauwkeuriger model te bedenken voor hoe tropische cyclonen zich vormen en hoe ze versterken [bron:Moore].

vulkanen, Aardbevingen en Tsunami's

LIDAR-instrumenten meten de boomhoogte door laserlicht van het bladerdak te laten weerkaatsen; ze meten ook bewegingen in de aardkorsten. Robert Simmon/NASA

Vulkaanuitbarstingen en aardbevingen hebben één belangrijk verklikkerteken gemeen. Terwijl de druk in hen toeneemt voordat ze hun woede ontketenen, ze veroorzaken kleine vervormingen in de aardkorst. Als wetenschappers die subtiele veranderingen zouden kunnen ontdekken, ze kunnen misschien nauwkeuriger voorspellen wanneer catastrofale uitbarstingen en aardbevingen zullen plaatsvinden.

NASA hoopt hen daarbij te helpen met de vervorming, Ecosysteemstructuur en dynamiek van ijs, of DESDynI, systeem, een voorgesteld paar satellieten dat voorlopig gepland staat voor lancering in 2021. Een van de ruimtevaartuigen zou radarsignalen van het aardoppervlak weerkaatsen, en gebruik ze om kleine veranderingen in het aardoppervlak in de loop van de tijd te meten. Wetenschappers geloven dat dit hen zal helpen bij het volgen van potentiële vulkanen en aardbevingen [bronnen:Klotz, NASA].

De tweede DESDynI-satelliet zou worden uitgerust met een systeem genaamd LIDAR Surface Topography, die in feite lasers van het aardoppervlak zal weerkaatsen en het interval zal meten dat nodig is om het signaal te weerkaatsen. LIDAR zou wetenschappers op dezelfde manier helpen om subtiele bewegingen van de aardkorst te herkennen, evenals kijken naar verschuivingen in bosbouwpatronen [bron:National Academy of Sciences].

Wanneer een grote aardbeving offshore plaatsvindt, het kan resulteren in een gigantische golf, of tsunami, die een kustgebied kan overspoelen met potentieel enorm verlies aan mensenlevens en eigendommen. Maar omdat elke aardbeving uniek is, elke individuele tsunami vertoont verschillende golflengten, golfhoogten en directionaliteit, wat het voorspellen van hun omvang moeilijk maakt. In 2010, NASA Jet Propulsion Laboratory-wetenschapper Y. Tony Song onthulde een prototype van een nieuw systeem voor het beoordelen van aardbevingen en het voorspellen van de omvang van de resulterende tsunami's. Het systeem gebruikt gegevens van NASA's Global Differential GPS-netwerk om gegevens vast te leggen over de beweging van de aardkorst, welke wetenschappers, beurtelings, kan gebruiken om de beweging van de zeebodem en de hoeveelheid energie die het in een tsunami stopt te berekenen [bron:Schmidt].

In 2011, Song en Ohio State University professor C.K. Shum gebruikte Japanse GPS-gegevens om de bijzonder destructieve tsunami te analyseren die werd veroorzaakt door een aardbeving in maart 2011 in het noorden van Japan. en ontdekte dat de golf eigenlijk was samengesteld uit twee verschillende golffronten die samensmolten en in intensiteit verdubbelden toen ze over ruige richels op de zeebodem gingen. Die kennis kan voorspellers in de toekomst helpen soortgelijke superkrachtige golven te voorspellen, en hopelijk versnellen evacuaties van kustgebieden [bron:NASA].

Moordende asteroïden

Artistieke impressie van een catastrofale asteroïde die de aarde raakt. Continental Dynamics Workshop/NSF

In februari 2013 een 18 meter lange, 11, 000 ton (12, 125 ton) meteoor explodeerde in de lucht boven de Russische stad Chelyabinsk, meer dan 1 verwonden 200 mensen [bron:Yeager]. Toevallig, diezelfde dag, een nog groter object - een asteroïde half zo groot als een voetbalveld - passeerde ongeveer 17, 200 mijl (27, 680 kilometer) van de aarde. Als het had toegeslagen, het zou zijn geëxplodeerd met een kracht van ongeveer 2,4 miljoen ton (2,2 miljoen ton) dynamiet, het equivalent van honderden A-bommen ter grootte van Hiroshima [bron:Reuters].

Beide ruimterotsen, Hoewel, zijn klein in vergelijking met sommige van de andere asteroïden die door de ruimte razen. En we weten dat als een groot genoeg object op onze planeet botst, de resultaten kunnen hels zijn. Ongeveer 66 miljoen jaar geleden, een object met een diameter van 10 kilometer ingeslagen op het schiereiland Yucatan in Mexico, veroorzaakte een catastrofe die de dinosaurussen en de meeste andere dieren en planten op aarde doodde [bron:Reuters].

Dat is de reden waarom het identificeren en volgen van asteroïden die zich in de buurt van de aarde zouden kunnen wagen, een NASA-missie met een bijzonder hoge prioriteit is. Het doel van NASA's Near Earth Objects-programma is om een ​​database van nabije-aarde-objecten samen te stellen en hun bewegingen te volgen [bron:Messier].

Asteroïden zijn voornamelijk gemaakt van gesteenten en mineralen en worden gevormd in het warmere binnenste zonnestelsel, tussen Mars en Jupiter. Het zijn overblijfselen van de vorming van de binnenplaneten van Mars, Aarde, Venus en Mercurius. kometen , anderzijds, zijn gemaakt van waterijs en stof en gevormd in het koudere buitenste zonnestelsel. Kometen zijn overblijfselen van de vorming van de buitenste planeten van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Kometen en asteroïden die in de buurt van de aarde drijven (binnen 28 miljoen mijl of 45 miljoen kilometer van de baan van de aarde) worden beschouwd als objecten in de buurt van de aarde [bron:NASA].

Om op hen te jagen, NASA heeft een bestaande satelliet hergebruikt, de Wide-field Infrared Survey Explorer, of WIJS, oorspronkelijk gelanceerd in 2009 om te zoeken naar verre sterren en sterrenstelsels. NASA voorziet dat WISE ongeveer 150 voorheen onbekende objecten in de buurt van de aarde zal ontdekken en informatie zal verzamelen over de grootte en andere eigenschappen van ongeveer 2, 000 meer [bron:NASA].

WISE en het NEO-programma zullen NASA hopelijk vooraf waarschuwen voor een object op een ramkoers - en tijd om een ​​defensieve strategie te implementeren, of dat betekent dat we de asteroïde moeten omleiden met zwaartekrachttractoren, zonnezeilen of andere toekomstige technologieën, of gewoon vernietigen met een nucleaire explosie [bron:Messier]. Dat zou ons kunnen helpen om de ergste natuurramp ooit te voorkomen.

Veel meer informatie

Notitie van de Auteur:Kan NASA natuurrampen voorspellen?

Ik ben dankbaar voor de inspanningen van NASA om aardbevingen te voorspellen, omdat ik er een paar heb meegemaakt toen ik eind jaren tachtig in Californië woonde. Ik herinner me dat ik op een ochtend wakker werd door de sensatie van mijn vibrerende, en luisteren naar autoalarmen die afgaan in de straten om me heen. De gedachte die door mijn hoofd ging was:"De grote slaat, en ik draag geen broek." Gelukkig, omwille van het fatsoen, het bleek slechts een middelgrote aardbeving te zijn.

gerelateerde artikelen

  • Hoe orkanen werken
  • Hoe tornado's werken
  • Overlevingstips voor huisdieren bij rampen

bronnen

  • Klotz, Irene. "Satellieten spotten dreigende natuurrampen." Ontdekkingsnieuws. 9 september 2010. (22 september, 2013) http://www.nbcnews.com/id/39079788/ns/technology_and_science-space/t/satellites-spot-imminent-natural-disasters/#.Uj-Qr8ashcZ
  • Messier, Douglas. "Het vernietigen van gevaarlijke asteroïden zou de beste bescherming kunnen zijn, Expert zegt." Space. Com. 29 mei 2013. (10 september, 2013) http://www.space.com/21333-asteroid-nuke-spacecraft-mission.html
  • Moor, Nicolette. "Orkaanvoorspellingsatellietproject passeert mijlpaal van NASA." Universiteit van Michigan Engineering. 19 september 2013. (22 september 2013) http://www.engin.umich.edu/college/about/news/stories/2013/september/hurricane-prediction-satellite-project-passes-nasa-milestone
  • Nasa. "DESDyn1." Nasa.gov. 30 april 2013. (22 september 2013). http://science1.nasa.gov/missions/desdyni/
  • Nasa. "FY 2014 President's Budget Request Samenvatting." Nasa.gov. Niet gedateerd. (22 sept. 2013) http://www.nasa.gov/pdf/750614main_NASA_FY_2014_Budget_Estimates-508.pdf
  • Nasa. "IFloodS-campagne een succes." Nasa.gov. 12 aug. 2013. (22 september 2013) http://pmm.nasa.gov/featured-articles/ifloods-campaign-success
  • Nasa. "NASA-onderzoek kan de voorspellingen voor orkaansterkte verbeteren." Nasa.gov. 28 november, 2012. (22 september, 2013) http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2012-373
  • NASA Jet Propulsion Laboratory. "NASA-ruimtevaartuig opnieuw geactiveerd om op asteroïden te jagen." Jpl.nasa.gov. 21 aug. 2013. (8 september, 2013) http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-257
  • Nasa. "Near Earth Object-programma." Nasa.gov. 22 september 2013. (22 september 2013) http://neo.jpl.nasa.gov/neo/
  • NASA Jet Propulsion Laboratory. "NASA vindt Japanse Tsunami-golven samengesmolten, Verdubbeling van de macht." Nasa.gov. 5 december, 2011. (22 september 2013) http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2011-374
  • NASA Near Earth Object-programma. "Doel Aarde." (17 maart, 2011) http://neo.jpl.nasa.gov/neo/target.html
  • Nationale Academie van Wetenschappen. "Aardwetenschappen en toepassingen vanuit de ruimte:nationale vereisten voor het volgende decennium en daarna." 2007. (17 maart, 2011) http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=11820#toc
  • Reuters. "In een zeldzaamheid een meteoriet treft Rusland, een asteroïde mist de aarde op dezelfde dag met 17000 mijl." Ibnlive.in.com. 13 februari, 2013. (22 september 2013) http://ibnlive.in.com/news/in-a-rarity-a-meteorite-hits-russia-an-asteroid-misses-earth-by-17000-miles-on-same-day/373185- 2.html?utm_source=ref_article.
  • Schmidt, Laurie J. "NASA test nieuw op GPS gebaseerd Tsunami-voorspellingssysteem." Popsci.com. "18 juni, 2010. (22 september, 2013) http://www.popsci.com/science/article/2010-06/nasa-tests-new-gps-based-tsunami-prediction-system
  • Jager, Ashley. "Nieuws in het kort:kaart volgt pad van stofpluim van Chelyabinsk-meteoor." Wetenschap nieuws. 23 aug. 2013. (10 september, 2013) http://www.sciencenews.org/view/generic/id/352753/description/News_in_Brief_Map_tracks_path_of_dust_plume_from_Chelyabinsk_meteor

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. De Manchineel,
  2. Hoeveel zintuigen heeft een mens?
  3. Welke koninkrijken zijn heterotroof en autotroof?
  4. Eiwit-overexpressieprotocol
  5. Wanneer is de beste tijd van de dag om een ​​beslissing te nemen?
  6. Your Brain On: Exam Stress
  7. Soorten berekenen Evenness
  8. Het kwantumfysica-concept van kritische massa
  9. Community (ecologie): definitie, structuur, theorie en voorbeelden

Wetenschap