ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΤΥΦΩΝΩΝ ΜΕ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ

Η καταγραφή των τυφώνων με τη βοήθεια στοιχείων από καταγραφές μικροσεισμών τοπικής κλίμακας είναι ένα θέμα που απασχόλησε πολλές επιστημονικές ομάδες και οι οποίες ανέπτυξαν διάφορα μοντέλα που ερμηνεύουν την πιθανή συσχέτιση των δυο φαινομένων.

Αμερικανοί  επιστήμονες χρησιμοποίησαν ετήσιες καταγραφές της δραστηριότητας τυφώνων-σεισμών στο ΒΔ Ειρηνικό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κυκλωνική δραστηριότητα αυξάνεται σε διαδοχικές εποχές, η συνολική δραστηριότητα μειώνεται ενώ η συνολική ενέργεια των αδύναμων σεισμών  αυξάνεται συγχρόνως. Στη συνέχεια θα αναπτυχθεί το μοντέλο και πως οι επιστήμονες κατέληξαν στα συμπεράσματα αυτά.

Η κινητική ενέργεια ενός μέτριου τροπικού κυκλώνα εκτιμάται σε 10¹⁸ J ενώ στις ίδιες τιμές εκτιμάται η συνολική σεισμική ενέργεια στη γη ετησίως.

Στα στρώματα του γήινου φλοιού που βρίσκονται υπό την επίδραση των τροπικών κυκλώνων σχηματίζονται μικροσεισμοί που καταγράφονται πάντα σε σεισμογράμματα.  Σε πολλές περιπτώσεις η ένταση και η εξασθένιση των μικροσεισμών σχετίζεται με την ένταση των κυκλώνων, γι’ αυτό αρχικός στόχος για τη διερεύνηση των μικροσεισμών είναι ο προσδιορισμός της πηγής τους.

Είναι πολύ εύκολο να συσχετίσουμε σε μια περιοχή την πιθανή επίδραση τροπικών κυκλώνων με τη δημιουργία μικροσεισμών. Ωστόσο πρέπει να ληφθεί υπ’ όψιν η γενική δυναμική των κυκλώνων και η σεισμική ένταση. Σ’ ένα   κυκλώνα, η δύναμη δίνει περισσότερες πληροφορίες από την ενέργεια. Συχνά κυκλώνες με διαφορετική δύναμη ανάπτυξης έχουν παρόμοιες κινητικές ενέργειες.

Όταν μελετάμε κυκλώνες δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς να χρησιμοποιήσουμε το ενεργητικό ποσοστό κάθε περιοχής που αυτοί δρουν. Έτσι, μπορούμε μόνο να προσδιορίσουμε τη διάρκεια δράσης τους με τη βοήθεια της ενέργειας που δίνουν. 

Με τη χρήση μετεωρολογικών δεδομένων μπορούμε να προσδιορίσουμε τη χωρική κατανομή της ολικής ενέργειας που δίνουν (συντεταγμένες του κέντρου του κυκλώνα, ταχύτητα ανέμων, ατμοσφαιρική πίεση στο κέντρο).

Η  ετήσια σεισμική ενέργεια (Εs) που καθορίζεται για κάθε ημερολογιακό έτος (1955-2004) είναι το άθροισμα των ενεργειών των σεισμών που έχουν τα κέντρα τους στην περιοχή δράσης των κυκλώνων. Στο πείραμα η ενέργεια υπολογίστηκε από τα επιφανειακά σεισμικά κύματα με τη σχέση Εs=11,8+1,5Μ, όπου Μ το μέγεθος των σεισμών. Επειδή το 1955 ξεκίνησαν οι υπολογισμοί, πριν το 1979 έχουμε αξιόπιστες πληροφορίες για Μ≥6, ενώ από τότε και μετά έχουμε και για Μ<6.

Στην προηγούμενη εικόνα γίνεται σύγκριση της δυναμικής των κυκλώνων και της σεισμικής ενέργειας για το χρονικό διάστημα 1955 έως 2004. Και για τα δυο διαγράμματα η διάρκεια μεταξύ των δυο κορυφών είναι 22-24 έτη.

Το γράφημα της σεισμικής ενέργειας δείχνει μια υστέρηση 5-6 ετών σε σχέση με τη δυναμική των κυκλώνων. Λαμβάνοντας αυτά υπ’ όψιν και τους σεισμούς Μ≥6, ο συντελεστής συσχέτισης των δυο γραφημάτων είναι μέγιστος και ίσος με 0.73, δηλαδή η ομοιότητα των δυο διαφορετικών φυσικών μεγεθών είναι ενδιαφέρουσα. Υποθέτουμε λοιπόν ότι η σεισμική ενέργεια είναι πιθανόν αποτέλεσμα της κυκλωνικής δραστηριότητας σε κάποιο βαθμό.

Ωστόσο αυτή η συσχέτιση δεν μπορεί να εξακριβωθεί αν δεν είναι γνωστή η κατάσταση του φλοιού. Ο οριακά αδύναμος φλοιός ακόμα και με αδύναμο τυφώνα μπορεί να δώσει μικροσεισμική δραστηριότητα.

Η σύγκριση των προηγούμενων διαγραμμάτων δείχνει ότι η ολική σεισμική δραστηριότητα μειώνεται με την αύξηση της δραστηριότητας των κυκλώνων αλλά το ποσοστό της ολικής σεισμικής ενέργειας των αδύναμων μικροσεισμών αυξάνεται ταυτόχρονα. Η επίδραση σε περιοχές με αδύναμο φλοιό, που είναι σε οριακή κατάσταση με άλλα λόγια, μπορεί να παράγει ένα σμήνος μικρού μεγέθους μικροσεισμούς, γεγονός που μειώνει τη συσσώρευση τάσεων προς εκδήλωση μεγάλου μεγέθους σεισμό.

Όταν η κυκλωνική δραστηριότητα μειώνεται, η συσσώρευση τάσεων επιταχύνεται.

Στη Νότια Καλιφόρνια, με αφορμή τα χτυπήματα του τυφώνα Κατρίνα, οι επιστήμονες έφτιαξαν ένα δίκτυο παρακολούθησης της σεισμικής δραστηριότητας αποτελούμενο από 150 σεισμικούς σταθμούς.

Με κόκκινο φαίνεται η διάδοση των επιφανειακών κυμάτων, με πράσινο τα επιμήκη κύματα, με μπλε η πορεία του τυφώνα και με κύκλο το σημείο όπου ο τυφώνας έφτασε το επίπεδο 5.                                                                                                      

Εδώ  οι επιστήμονες είχαν περισσότερα δεδομένα λόγω του πυκνού δικτύου παρακολούθησης. Γι ‘αυτό το λόγο ανέπτυξαν ένα διαφορετικό μοντέλο το οποίο μπορεί να δώσει μέσα από φάσματα την θέση από την οποία προέρχονται τα επιμήκη κύματα και τα επιφανειακά. Δηλαδή μπορούν να δώσουν τη θέση και τη χρονική στιγμή που ο τυφώνας χτυπά στη στεριά.

Οι εικόνες αριστερά δείχνουν τα επιμήκη κύματα και τις συχνότητες τους και οι εικόνες δεξιά τα αζιμούθια από τα οποία προέρχονται τα κύματα.  Δεδομένα από 7 λεπτα διαστήματα στις 28-29 Αυγούστου.

Από τα προηγούμενα φάσματα μπορούμε να διακρίνουμε τη συχνότητα των επιμήκων κυμάτων (κοκκινωπά χρώματα αριστερά), τη χρονική στιγμή που δημιουργήθηκαν, δηλαδή τη στιγμή που ο τυφώνας χτυπούσε τη στεριά ( άξονας χ) αλλά και το αζιμούθιο προέλευσης ( κυανά χρώματα δεξιά). Εδώ τα κυανά χρώματα αντιστοιχούν στον Κόλπο του Μεξικού.

Ένα άλλο μοντέλο παρακολούθησης προτάθηκε ύστερα από επεξεργασία δεδομένων του τυφώνα Andrew στην ίδια περιοχή και βασίστηκε στις ταχύτητες του ανέμου.

Εδώ φαίνεται η πορεία του τυφώνα, ενώ με κόκκινο φαίνονται τα σημεία όπου το όριο της ταχύτητας ξεπεράστηκε. Οι απεικονίσεις είναι ανά 6ωρο και το μέγεθος του κάθε κύκλου δείχνει το πλάτος της μακροσεισμικής ψευδοδύναμης