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次声波助力气象学家预测龙卷风
爱因斯坦 2018-05-14
导语

确定造成龙卷风次声的流体机理或能彻底改变气象学家的监控和预测方式,而这最终将拯救诸多生命。

次声波在人类无法听见的频率上振荡,但对于监控核爆炸极其有用,因为次声在地球大气中衰减得非常缓慢,以至于其能环绕地球多次。上世纪90年代末和本世纪初,研究人员发现,龙卷风和其他地球物理事件也能产生在“近次声”(0.5~20赫兹)范围内的声音。产生龙卷风的风暴会在形成前的一个多小时释放次声。这促使一群研究人员开发出一种“窃听”风暴的远程方法。

在日前于明尼苏达州举行的第175届美国声学学会上,俄克拉荷马州立大学机械与航天工程系助理教授Brian Elbing展示了其团队的工作。他们一直在收集来自龙卷风的次声测量结果,从而在具有潜在破坏性的龙卷风来袭前,解码波浪中包含的关于龙卷风形成过程和生命周期的信息。“通过监控数百英里之外的龙卷风,我们能减少错误警报率,并且甚至可能增加警报次数。”Elbing介绍说,“这还意味着风暴猎人不再需要靠它们太近。”

为“窃听”大气中的次声,研究人员利用了3个次声扩音器。这些位于俄克拉荷马州立大学的扩音器以三角形排列,每个相距约200英尺。两个关键差异将这些扩音器同人们曾经见过的扩音器区分开来。“首先,它们更大,对较低频率更加敏感。”Elbing介绍说,“其次,我们需要消除风的噪音。我们将扩音器密封在拥有4个开口的容器内。一个类似于花园中使用的浸种软管被系到每个开口上,并且以相反方向伸出。”随后,Elbing和团队成员将龙卷风的次声从风的噪声中解析出来。

确定造成龙卷风次声的流体机理或能彻底改变气象学家的监控和预测方式,而这最终将拯救诸多生命。“这尤其适用于并不以最大龙卷风著称但频频遭受最严重伤亡的狄克西走廊。” Elbing介绍说,“复杂的地形、不规则的道路模式和夜晚时分的龙卷风阻止了风暴猎人观测到它们,因此对龙卷风的远程监控将提供宝贵的信息。”

文章链接:

Brian R. Elbing, Christopher Petrin, Matthew S. Van Den Broeke. Monitoring infrasound from a Tornado in Oklahoma. The Journal of the Acoustical Society of America, 2018; 143 (3): 1808 DOI: 10.1121/1.5035924

(本文来源:科学网,作者:宗华;)

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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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