Image satellite du réseau d'infrasons de l'université d'État de l'Oklahoma. Crédit :Google Maps
Les ondes infrasonores oscillent à des fréquences que les humains ne peuvent pas entendre, mais ils sont extrêmement utiles pour surveiller les explosions nucléaires, car les infrasons se désintègrent si lentement dans notre atmosphère qu'ils peuvent faire le tour de la Terre plusieurs fois. A la fin des années 90 et au début des années 2000, les chercheurs ont découvert que les tornades et autres événements géophysiques produisent également des sons dans la plage "proche des infrasons" de 0,5 à 20 Hz.
Les tempêtes produisant des tornades peuvent émettre des infrasons plus d'une heure avant la « tornadogenèse, " ou formation de tornade. Cela a inspiré un groupe de chercheurs à développer une longue portée, manière passive d'écouter les tempêtes.
Lors de la 175e réunion de l'Acoustical Society of America, du 7 au 11 mai, 2018, à Minneapolis, Minnesota, Brian Elbing, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial à l'Oklahoma State University, présentera les travaux de son groupe. Elbing et son équipe ont collecté des mesures d'infrasons des tornades pour décoder les informations contenues dans les vagues sur les processus de formation et le cycle de vie avant que des tempêtes potentiellement dévastatrices ne frappent.
"En surveillant les tornades à des centaines de kilomètres, nous pourrons diminuer les taux de fausses alarmes et peut-être même augmenter les délais d'avertissement, " a déclaré Elbing. " Cela signifie également que les chasseurs de tempêtes n'auront pas besoin de s'approcher si près. "
Pour écouter les infrasons dans l'atmosphère, les chercheurs utilisent trois microphones à infrasons de l'Oklahoma State University disposés en triangle, chacun espacé d'environ 200 pieds.
Esquisse de la méthode hypothétique de production d'infrasons à partir d'une tornade, qui implique des vibrations radiales du cortex. Crédit :Brian Elbing
Deux différences essentielles distinguent ces microphones de ceux que nous avons l'habitude de voir. "D'abord, ceux-ci sont plus grands pour une plus grande sensibilité aux basses fréquences, " Elbing a dit. " Deuxièmement, nous devons nous débarrasser du bruit du vent. ... Nous scellons le microphone à l'intérieur d'un conteneur avec quatre ouvertures. Un tuyau suintant - tout comme ceux utilisés dans les jardins - est attaché à chacune de ces ouvertures et étiré dans des directions opposées."
Elbing et son équipe analysent ensuite les infrasons de la tornade à partir du bruit du vent. "Le bruit du vent est incohérent, donc si vous faites la moyenne sur un grand espace, la somme sera nulle, " dit-il. " Inversement, les infrasons de tornade sont cohérents, c'est-à-dire que les ondes se ressemblent, sur de grandes distances, donc les ondes de pression s'additionnent et contiennent des informations."
Déterminer le mécanisme fluide responsable des infrasons des tornades peut révolutionner la façon dont les météorologues surveillent et prévoient, ce qui pourrait finalement sauver des vies. "C'est particulièrement vrai pour Dixie Alley, qui n'est pas connu pour les plus grosses tornades mais qui a souvent le plus de morts, " Elbing a dit. " Terrain complexe, routes irrégulières, et les tornades nocturnes empêchent les chasseurs de tempêtes d'observer ces tornades, si longue portée, la surveillance passive des tornades fournira des informations précieuses sur leurs processus de formation et leur cycle de vie."
"Les infrasons étant une source de données indépendante, la combiner avec les méthodes existantes devrait permettre de réduire les fausses alarmes, " dit Elbing. " Aujourd'hui, 75 % des avertissements de tornade sont de fausses alarmes et ont tendance à être ignorés."
Maintenant, les délais de livraison potentiellement longs (jusqu'à une heure) fournis par les infrasons pourraient donner aux chercheurs le temps d'envoyer des drones à des endroits spécifiques pour collecter des données critiques avant qu'une tornade ne se forme. "Cela révolutionnerait notre compréhension des processus physiques qui produisent les tornades, " Elbing a déclaré. "Notre recherche actuelle est soutenue dans le cadre d'une collaboration multi-universitaire de la National Science Foundation dirigée par l'Oklahoma State University (http://www.cloud-map.org), dans le but de développer et de mettre en œuvre des drones avec des capteurs pour la surveillance atmosphérique."
