Le onde a infrarossi oscillano a frequenze che gli umani non possono sentire, ma sono estremamente utili per monitorare le esplosioni nucleari perché gli infrasuoni decadono così lentamente all'interno della nostra atmosfera che possono avvolgere la Terra più volte. Tra la fine degli anni '90 e l'inizio degli anni 2000, i ricercatori hanno scoperto che anche i tornado e altri eventi geofisici producono suoni all'interno della gamma del "vicino infrasuono" da 0,5 a 20 Hz.

Le tempeste che producono tornado possono emettere infrasuoni più di un'ora prima della "tornadogenesi, " o formazione di tornado. Questo ha ispirato un gruppo di ricercatori a sviluppare un lungo raggio, modo passivo di ascoltare i temporali.

Durante il 175° Meeting della Acoustical Society of America, che si terrà dal 7 all'11 maggio, 2018, a Minneapolis, Minnesota, Brian Elbing, assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso l'Oklahoma State University, presenterà il lavoro del suo gruppo. Elbing e il suo team hanno raccolto misurazioni di infrasuoni dai tornado per decodificare le informazioni contenute nelle onde sui processi di formazione e sul ciclo di vita prima che si abbattessero tempeste potenzialmente devastanti.

"Monitorando i tornado da centinaia di miglia di distanza, saremo in grado di ridurre i tassi di falsi allarmi e forse anche di aumentare i tempi di avviso, "Ha detto Elbing. "Significa anche che i cacciatori di tempeste non avranno bisogno di avvicinarsi così tanto."

Per ascoltare gli infrasuoni nell'atmosfera, i ricercatori utilizzano tre microfoni a infrasuoni dell'Oklahoma State University disposti a triangolo, ciascuno distanziato di circa 200 piedi l'uno dall'altro.

Due differenze fondamentali distinguono questi microfoni dal tipo che siamo abituati a vedere. "Primo, questi sono più grandi per una maggiore sensibilità alle frequenze più basse, " Elbing ha detto. "Secondo, dobbiamo eliminare il rumore del vento. ... Sigilliamo il microfono all'interno di un contenitore con quattro aperture. Un tubo flessibile, proprio come quelli usati nei giardini, è attaccato a ciascuna di queste aperture e steso in direzioni opposte".

Elbing e il suo team analizzano quindi gli infrasuoni del tornado dal rumore del vento. "Il rumore del vento è incoerente, quindi se fai la media su un ampio spazio si sommerà a zero, " ha detto. "Al contrario, l'infrasuono del tornado è coerente, nel senso che le onde si assomigliano, su grandi distanze, quindi le onde di pressione si sommano e contengono informazioni."

Determinare il meccanismo del fluido responsabile degli infrasuoni dei tornado può rivoluzionare il modo in cui i meteorologi monitorano e prevedono, il che alla fine potrebbe salvare vite umane. "Questo è particolarmente vero per Dixie Alley, che non è noto per i più grandi tornado ma spesso ha il maggior numero di vittime, " Elbing ha detto. "Terreno complesso, modelli stradali irregolari, e i tornado notturni impediscono ai cacciatori di tempeste di osservare questi tornado, così a lungo raggio, il monitoraggio passivo dei tornado fornirà preziose informazioni sui loro processi di formazione e sul ciclo di vita".

"Poiché gli infrasuoni sono una fonte di dati indipendente, combinarlo con i metodi esistenti dovrebbe aiutare a ridurre i falsi allarmi, " disse Elbing. "Oggi, Il 75% degli avvisi di tornado sono falsi allarmi e tendono ad essere ignorati".

Ora, tempi di consegna potenzialmente lunghi, fino a un'ora, forniti dagli infrasuoni potrebbero dare ai ricercatori il tempo di inviare droni in posizioni specifiche per raccogliere dati critici prima che si formi un tornado. "Questo rivoluzionerebbe la nostra comprensione dei processi fisici che producono i tornado, " Elbing ha detto. "La nostra ricerca attuale è supportata come parte di una collaborazione multi-universitaria della National Science Foundation guidata dalla Oklahoma State University (http://www.cloud-map.org), con l'obiettivo di sviluppare e implementare droni con sensori per il monitoraggio atmosferico."