Kansainvälisen tutkijaryhmän mukaan kosmisia myoneja on käytetty kuvaamaan rakenteita syvällä trooppisten myrskyissä. Johdolla Hiroyuki Tanaka Tokion yliopistossa ryhmä käytti myoninilmaisimien verkostoa tunnistamaan ilman tiheyserot useiden taifuunien sisällä. Lisäparannuksilla heidän lähestymistapansa voisi tarjota tärkeää tietoa varhaisvaroitusjärjestelmille vaikeiden myrskyjen varalta.
Trooppiset syklonit, kuten taifuunit ja hurrikaanit, aiheuttavat paljon vahinkoa – ja joskus ihmishenkien menetyksiä – laajalla alueella maapallon alemmilla leveysasteilla. Tämän seurauksena ihmiset luottavat varoitusjärjestelmiin, jotka voivat ennustaa myrskyn voimakkuuden ja liikeradan mahdollisimman tarkasti. Nykyään ennusteet perustuvat voimakkaasti satelliittikuviin. Ne voivat tarjota yksityiskohtaisia ilmakuvia kehittyvistä ilmakuvioista, mutta tarjoavat paljon vähemmän tietoa syklonien sisältämistä ilmanpaineen ja tiheyden 3D-rakenteista. Nämä ominaisuudet ovat usein ratkaisevan tärkeitä myrskyn tulevaisuuden ennustamisessa.
Tanakan tiimi on osoittanut, että nopeasti kehittyvää muografiatekniikkaa voidaan käyttää myrskyjen tutkimiseen 3D-muodossa. Heidän lähestymistapansa käyttää lukuisia myoneja, jotka syntyvät, kun kosmiset säteet törmäävät ylemmän ilmakehän atomien kanssa. Suurin osa näistä myoneista matkustaa sitten Maan pinnalle, missä ne voidaan havaita.
Vaimennuksen mittaus
Muografiassa hyödynnetään sitä tosiasiaa, että jotkin myonit imeytyvät, kun ne kulkevat maapallon ilmaisimiin – ilmakehään, mereen ja jopa kiinteisiin rakenteisiin, kuten rakennuksiin. Fyysikot voivat laskea nopeuden, jolla kosmisia myoneja syntyy, jotta he tietävät, kuinka monta niitä odottaa maassa – jolloin he voivat määrittää, kuinka paljon vaimennusta tapahtuu matkan varrella.
Muografia mittaa tätä vaimennusta ja käyttää tätä tietoa luodakseen kuvan välissä olevasta rakenteesta. Toistaiseksi tekniikkaa on käytetty kuvaa sisusta Egyptin pyramidista ja seurata veden syvyyttä Tokion lahdella.
Nyt Tanaka ja kollegat ovat käyttäneet muografiaa tutkiessaan kahdeksaa taifuunia, jotka iskivät Japanin kaupunkiin Kagoshimaan vuosina 2016–2021. He keskittyivät ilman tiheyteen syklonien sisällä – tiheämpi ilma absorboi enemmän myoneja.
Pystysuorat profiilit
Maan päällä olevaa tuikeilmaisinverkkoa käyttämällä tutkijat rakensivat pystysuorat profiilit ilman tiheydestä myrskyjen sisällä samalla kun ne tallensivat tiheyden aikakehityksen. Ilmaisimet osoittivat selvästi, kuinka kylmät, korkeapaineiset ulkopinnat ympäröivät taifuunien lämpimiä, matalapaineisia ytimiä. Näitä rakenteita ei voida havaita pelkästään satelliittikuvista.
Prototyyppidetektori käyttää kosmisia myoneja kuljetuskonttien skannaamiseen
Tiimi tekee edelleen parannuksia ilmaisinverkkoonsa, mikä mahdollistaa ilmakehän myonien havaitsemisen useista suunnista. Tämän päivityksen myötä Tanaka ja kollegat toivovat, että muografiaa voitaisiin käyttää myrskyjen havaitsemiseen jopa 300 kilometrin päästä ja ennustaa niiden tulevaa kehitystä reaaliajassa. Jos tämä yhdistetään satelliittikuviin ja barometrisiin tietoihin, se voisi viime kädessä johtaa paljon tarkempiin varhaisvaroitusjärjestelmiin trooppisia sykloneja varten, mikä antaisi yhteisöille elintärkeää aikaa valmistautua uhkaaviin luonnonkatastrofeihin.
Tutkimusta kuvataan Tieteellinen raportit.
