Tropiska cykloner, som har bryggts upp över varm avlägsen saltlake men ofta styrs mot befolkade stränder, står för några av de mest våldsamma stormarna som finns på planeten jorden. Inför stigande temperaturer förknippade med klimatförändringar är en brännande fråga om dessa destruktiva störningar – som trots de skador på människoliv och egendom de orsakar, spelar en avgörande roll för att distribuera värmeenergi – växer sig starkare och oftare. Eftersom aktiviteten i tropisk cyklon varierar så mycket från år till år, och eftersom satellitposter bara går tillbaka till slutet av 1960-talet och början av 70-talet, är det svårt för forskare att bedöma trenderna. En ny studie tyder dock på att decennier av data som samlats in av seismometrarna som används för att övervaka jordbävningar kan erbjuda ett mer omfattande historiskt register över stormar att analysera.
En ny studie tyder på att forskare kanske kan mäta intensiteten hos tropiska cykloner från deras seismiska fotavtryck. Eftersom seismiska avläsningar går decennier längre tillbaka än satellitdata, betyder det att vi kanske kan spåra långsiktiga trender i stormstyrka – kanske hjälpa till att urskilja effekterna av klimatförändringar.
Omgivningsseismiskt brus och tropiska cykloner
Seismometrar mät planetens vickningar och slingrar som orsakats av jordbävningar och vulkanutbrott – och av en mängd andra krafter, från industriell aktivitet till (särskilt) kolliderande havsvågor. Eftersom det primära fokuset vanligtvis är temblors som spikar seismiska avläsningar mot en bakgrund av dessa andra vibrationer på lägre nivå, kallas de för omgivande seismiskt brus.
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 bruset: Havsvågor som rullas av stormens passage slår mot kustlinjer, men mer betydande är de vertikala tryckavvikelser de genererar när de kraschar ihop, vilket orsakar vibrationer i havsbotten.
Tidigare har forskare främst använt den kunskapen för att spåra en viss tropisk cyklon. Lucia Gualtieri, vid Princeton Universitys institution för geovetenskap, undrade om det seismiska rekordet kunde sållas igenom för att identifiera signaturerna från tidigare stormar.
Studien
Gualtieri och ett mångsidigt team av andra geoforskare, atmosfärsforskare och en statistiker tog sig an frågan genom att undersöka 13 års seismiska och satellitrekord i nordvästra Stilla havet, den mest aktiva och intensiva tropiska cyklonbassängen och en väl övervakad av seismometrar. (Tropiska cykloner i denna region kallas tyfoner.) Forskarna kopplade samman atmosfäriska data om tyfoner av kategori 1-styrka eller högre, utan hänsyn till kategori 1-stormar som varade mindre än två dagar, från 2000 till 2010 med seismometeravläsningar för att utveckla en modell för att mäta en stormens intensitet från dess seismiska fotavtryck. De tillämpade sedan modellen på seismiska avläsningar från 2011 och 2012 och jämförde den med tyfondata från satellitposten för att utvärdera hur exakt den var.
Som det visar sig visade sig modellen vara ganska bra på att uppskatta tyfonintensiteten från ett seismogram (diagrammet som produceras 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. ”Det här linjära sambandet har betydelse eftersom det gör att vi lättare kan se förändringar ”, berättade Gualtieri för Cody Sullivan för National Oceanic and Atmospheric Administrations nyhetssajt Climate.gov. ”När du har en en-till-en-relation är det lättare att beräkna styrkan och det är jämförelserna mellan cykloner också.”
Teamets resultat publicerades i februari 2018 i Earth and Planetary Science Letters.
Gualtieri och hennes kollegor vill finslipa sin modell och testa den i världens andra tropiska cyklonbassänger, som Karibien. Om de finner liknande framgång genom att analysera signaturen från tropiska cykloner från omgivande seismiskt brus och utifrån det uppskatta stormintensiteten, kan forskare ha ett värdefullt verktyg för att dokumentera frekvensen och grymheten hos tropiska cykloner som rasade och ylade innan satelliter mätte dem.
Seismogram går tillbaka till 1880-talet, även om de tidigaste finns på papper och många sådana register fortfarande behöver digitaliseras. ”Om alla dessa data kan göras tillgängliga, skulle vi kunna ha rekord som går tillbaka mer än ett sekel, och då kan vi försöka se vilken trend eller förändring i intensitet som helst av tropiska cykloner under ett sekel eller mer,” Salvatore Pascale, en av Gualtieris medförfattare och en associerad forskare vid Princeton University i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper, sade i ett pressmeddelande från Princeton.
Den spännande möjligheten är med andra ord att vi nu kan ha ett sätt att utvärdera många decennier av tropiska cykloner före satelliteran – och därmed förmågan att studera en mer omfattande datauppsättning för att avgöra om uppvärmningen av planeten leder till hårdare tyfoner och orkaner.
