Расшифровка инфразвуковых волн торнадо
Инфразвуковые волны колеблются на частотах, недоступных человеческому слуху, но они чрезвычайно полезны для мониторинга ядерных взрывов, поскольку инфразвук очень медленно затухает в атмосфере и может обогнуть Землю несколько раз. В конце 1990-х — начале 2000-х годов исследователи обнаружили, что торнадо и другие геофизические явления также производят звук в «ближнем инфразвуковом» диапазоне от 0,5 до 20 Гц.
Шторма, порождающие торнадо, могут излучать инфразвук более чем за час до торнадогенеза, то есть формирования торнадо. Это вдохновило группу исследователей на разработку пассивного метода дистанционного «прослушивания» штормов.
На 175-м собрании Акустического общества Америки, проходящем с 7 по 11 мая 2018 года в Миннеаполисе, штат Миннесота, Брайан Элбинг, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Университета штата Оклахома, представит работу своей группы. Элбинг и его команда собирают инфразвуковые измерения от торнадо, чтобы расшифровать информацию, содержащуюся в волнах, о процессах формирования и жизненном цикле потенциально разрушительных штормов.
«Мониторинг торнадо с расстояния в сотни миль позволит снизить количество ложных тревог и, возможно, даже увеличить время предупреждения», — сказал Элбинг. — «Это также означает, что охотникам за штормами не нужно будет подбираться так близко».
Для прослушивания инфразвука в атмосфере исследователи используют три инфразвуковых микрофона в Университете штата Оклахома, расположенных треугольником на расстоянии около 200 футов (около 60 метров) друг от друга. Эти микрофоны отличаются двумя ключевыми особенностями: они больше для повышения чувствительности к низким частотам, а для устранения шума ветра каждый микрофон помещён в контейнер с четырьмя отверстиями, к которым прикреплены садовые шланги для замачивания, протянутые в противоположных направлениях.
Затем команда отделяет инфразвук торнадо от шума ветра. «Шум ветра некогерентен, поэтому при усреднении по большому пространству он суммируется до нуля, — объяснил Элбинг. — Напротив, инфразвук торнадо когерентен — то есть волны похожи — на больших расстояниях, поэтому звуковые волны складываются и несут информацию».
Определение гидродинамического механизма, ответственного за инфразвук торнадо, может революционизировать методы мониторинга и прогнозирования метеорологов, что в конечном итоге спасёт жизни. «Это особенно актуально для «Аллеи Дикси», которая известна не самыми большими, но часто самыми смертоносными торнадо, — отметил учёный. — Сложный рельеф, неправильная схема дорог и ночные торнадо мешают их визуальному наблюдению, поэтому дистанционный пассивный мониторинг предоставит бесценную информацию об их формировании».
«Поскольку инфразвук является независимым источником данных, его сочетание с существующими методами должно помочь снизить количество ложных тревог, — добавил Элбинг. — Сегодня 75% предупреждений о торнадо являются ложными и, как правило, игнорируются».
Потенциально длительное время упреждения — до часа — может дать исследователям возможность отправить дроны для сбора критически важных данных до формирования торнадо. «Это революционизирует наше понимание физических процессов, порождающих торнадо», — заключил Элбинг.