Tornado con nuvole di polvere e detriti che si formano in superficie. Credito:NOAA Photo Library/Flickr
Le onde sismiche generate dai tornado quando atterrano potrebbero essere utilizzate per misurare l'intensità di un tornado, secondo un nuovo studio.
La nuova ricerca ha esaminato un catastrofico tornado che ha colpito Joplin, Missouri nel maggio 2011 e ha rivelato la dimensione delle onde sismiche prodotte dal tornado sul terreno correlate alla sua forza.
I risultati suggeriscono che i ricercatori possono stimare la forza di un grande tornado misurando le onde sismiche che crea, una scoperta che potrebbe aprire la porta all'elaborazione di metodi più accurati per studiare i tornado da terra, secondo gli autori del nuovo studio pubblicato su Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union.
Le autorità meteorologiche attualmente prevedono le posizioni dei tornado utilizzando stazioni meteorologiche di superficie e radar Doppler. Ma si affidano ancora a cacciatori di tempeste e osservatori per scoprire quando un tornado atterra. Non c'è nemmeno modo di misurare direttamente la velocità del vento di un tornado, quindi le autorità si basano sui rapporti sui danni per giudicare indirettamente la sua intensità.
"I nostri risultati hanno applicazioni per lo sviluppo di una misura più quantitativa della forza di un tornado, " disse Anna Valovcin, uno studente laureato nel dipartimento di Scienze della Terra presso l'Università della California a Santa Barbara e autore principale del nuovo studio. "Anche, vediamo i segnali sismici solo quando tocca il suolo, in modo che potrebbe fornire un nuovo modo per determinare direttamente quando un tornado è atterrato".
Un nuovo modo per monitorare i twister
Mappa del percorso completo del tornado di Joplin del 22 maggio 2011. I colori più scuri indicano danni più gravi. I punti numerati forniscono l'intensità registrata del tornado sulla scala Fujita avanzata in quella posizione. Credito:NOAA/NWS
Le onde sismiche sono vibrazioni nella Terra create quando il terreno trema, di solito avvertito durante i terremoti, eruzioni vulcaniche o grandi esplosioni. I tornado generano anche piccole onde sismiche quando viaggiano sul terreno, ma gli scienziati sanno poco di come queste onde variano con la forza della tempesta.
Nel nuovo studio, Valovcin e i suoi colleghi hanno analizzato le onde sismiche generate dal 22 maggio, 2011 Joplin tornado per caratterizzare il rapporto tra la dimensione di queste onde e la forza del tornado. Il twister Joplin si è presentato come un potente EF5 sulla scala Fujita avanzata, una scala che valuta l'intensità dei tornado in base alla quantità di danni che provocano. Ha ucciso 158 persone e ha provocato danni per 2,8 miliardi di dollari, rendendolo il singolo tornado più costoso nella storia degli Stati Uniti.
Gli autori dello studio hanno ipotizzato che se il tornado toccasse il suolo abbastanza vicino a una stazione sismica, gli strumenti potrebbero captare quei segnali. "Volevamo vedere se potevamo rilevare questi segnali di terra, quindi lavorare a ritroso e creare un modello per le onde sismiche generate dal tornado lungo tutto il suo percorso, " ha detto Valovcin.
I ricercatori hanno raccolto dati da una rete di stazioni costruite per rilevare piccoli terremoti e mappare l'interno della Terra sotto il Nord America. Queste stazioni sono dotate di sismometri e barometri che misurano i segnali sismici e le variazioni della pressione atmosferica. Le misurazioni per il nuovo studio provenivano da una stazione abbastanza vicina al tornado di Joplin da rilevarne i segnali sismici.
Un grafico che confronta la dimensione delle onde sismiche con la forza registrata del tornado di Joplin durante la sua vita. La sezione rossa indica quando il tornado di Joplin è stato registrato come intensità EF4-5, e la sezione blu è quando il tornado è stato registrato come un EF0-2 più debole. Credito:Valovcin et al.
Gli autori hanno diviso il percorso del tornado sulla terraferma in centinaia di punti individuali e hanno calcolato la dimensione dell'onda sismica generata in ogni punto. Hanno quindi correlato la dimensione delle onde sismiche in ogni fase della vita del tornado con l'intensità del tornado in quel momento.
I risultati mostrano che la dimensione delle onde sismiche è ben correlata con la valutazione EF del tornado. Le valutazioni EF vanno da EF0 a EF5, con EF5 che è la categoria più distruttiva. Il tornado di Joplin è passato da un EF1-2 a un EF4-5 in meno di 10 minuti, ed è rimasto a quell'intensità per circa 15 minuti prima di iniziare a perdere la sua forza. Mentre il tornado diventava più forte e poi più debole, la dimensione delle onde sismiche che ha generato è aumentata e diminuita di conseguenza.
La misurazione dei segnali sismici di un tornado potrebbe fornire ai ricercatori un modo migliore per misurare la forza di un tornado e potrebbe aiutare a determinare esattamente quando un tornado atterra, secondo gli autori dello studio. Ma hanno avvertito che il nuovo metodo è in gran parte preliminare e presenta diverse limitazioni.
Per esempio, la tecnica richiede la misurazione della pressione dell'aria al momento del tornado per eliminare l'interferenza sismica dall'aria turbolenta che circonda il tornado. Le stazioni sismiche devono quindi essere posizionate accanto a barometri funzionanti per fornire dati utilizzabili.
Inoltre, le onde sismiche generate dai tornado sono molto piccole, e non può essere sentito da una persona senza attrezzatura. Non si propagano lontano dalla loro fonte, a differenza delle onde sismiche generate dai terremoti, che sono spesso più grandi e possono percorrere lunghe distanze. Rilevare tornado in tempo reale con questo metodo richiederebbe la costruzione di una rete di stazioni sismiche e barometri molto più densa di quella attualmente esistente, ha detto Valovcin.
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.
