Kraftfulla orkaner kan piska havet till en frenesi. Den vågenergin hamrar på havsbotten. Ibland kan den vara stark nog att producera en ny typ av jordbävning, visar ny forskning.
Wenyuan Fan ledde den nya forskningen. Han är seismolog vid Florida State University i Tallahassee. Hans team beskrev dessa stormbävningar online den 14 oktober i Geophysical Research Letters. Dessa skakningar är en nyligen identifierad typ av interaktion mellan jordens atmosfär, hav och skorpa.
Förklarare: orkaner, cykloner och tyfoner
Stormbävningar skiljer sig från jordbävningar. Jordbävningar utlöses av förskjutningar under ytan inom den fasta jorden. Drivkraften bakom stormbävningar är havsvågor som har piskats in i djupa dyningar av en orkan eller norra påsk. Stormbävningar kan vara lika kraftiga som en jordbävning med magnituden 3,5, säger den nya rapporten. Det är en nivå som knappt märks för människor men som kan upptäckas av seismometrar.
Den nya analysen är “en riktigt bra första start” för att förstå en lite studerad del av den seismiska posten, säger Fabrice Ardhuin. “Det ger något riktigt nytt”, säger han. Ardhuin är en fysisk oceanograf i Brest, Frankrike. Han arbetar på Ocean Physics and Satellite Oceanography-laboratoriet.
Forskare har länge vetat att havsvågornas konstanta svallning producerar seismiska vågor med frekvenser på ungefär en gång varannan minut. Detta fenomen har blivit känt som “Jordens hum.” Vågor kan också producera högfrekventa signaler som kallas mikroseismer. De tenderar att inträffa ungefär en gång var femte sekund.
Mellan dessa typer av seismiskt brus finns ett annat band av signaler. Det genereras i havet och inträffar en gång var 20:e till 50:e sekund eller så. Det är en frekvens på 0,02 och 0,05 hertz. Vad som producerar seismiska signaler inom det bandet har inte varit så väl förstått.
Forskare säger: Hertz
Fan och hans kollegor letade först efter möjliga triggers för signalerna de såg komma inifrån jorden. De analyserade sådana seismiska vågor som plockades upp mellan 2006 och 2015 av USArray. Detta var ett nätverk av rörliga seismometrar. De marscherade över landet från väst till öst.
Teamet började med att fokusera på data från Pacific Northwest. Fan blev upphetsad när han hittade vad han trodde var tidigare oupptäckta jordbävningar till havs. De inträffade i ett mystiskt seismiskt band.
Sedan märkte Fan något konstigt. Dessa uppgifter “var säsongsbetonade”, säger han. De dök bara upp under vintermånaderna. “Jordbävningar har ingen säsongsvariation”, konstaterar han. “Men vädret gör det.” Drivkraften bakom de mystiska skalven kom i tydligare fokus när Fan började titta på seismiska data från USA:s östkust. Det området är utsatt för kraftiga stormar som orkaner och vinter- eller påsk.
Recept på en stormbävning
För att vara en stormbävning, fastställde teamet, måste källan till seismiska data uppfylla flera kriterier. Det måste inträffa under en stormig dag. Det kunde inte vara en del av en känd jordbävning. Och det måste tillhöra en svärm av liknande skalv samma dag. Sammanlagt identifierade teamet mer än 14 000 stormbävningar för sin studie. Dessa skalv inträffade från september 2006 till februari 2015 längs Kanadas och USA:s östra kuster, samt USA:s Gulf Coast.
Konstigt nog producerade inte varje kraftig storm som dunkade längs den östra kusten stormbävningar. Sådana skalv verkade begränsade till vissa delar av kusten. Dessa var platser där kartor över havsbottens struktur visade små upphöjda områden som kallas havsbankar.
Till exempel, 2012 års orkan Sandy dånade mot land från New Jerseys kust. Men utanför New Jersey, konstaterar Fan, sjunker havsbotten i en svag sluttning längs kontinentalsockeln mot det djupare havet. Förutsättningarna var inte de rätta för att orsaka en stormbävning. Och det gjorde de inte.
Men andra stormar utlöste många stormbävningar. Dessa inkluderade 2009 års Hurricane Bill. Den stormen rörde sig längre norrut än Sandy. Det gjorde slutligen land i Newfoundland, Kanada som en tropisk storm. Detta indikerar att havsbottens topografi spelar en roll för att generera skalven, säger Fan. Djupa dyningar bildas när stormsvepta havsvågor interagerar och överför energi. Dessa dyningar, föreslår teamet, kan i sin tur interagera med dessa förhöjda delar av havsbotten. De dunkar i princip mot dem som en hammare.
Förklarare: Förstå plattektonik
Potentiella användningsområden för stormbävningsdata kommer fortfarande i fokus, säger Fan. “Det är fortfarande väldigt nytt. Vi visste inte att sådant fanns i naturen, säger han. Men, tillägger han, dessa seismiska vågor bildas i delar av planeten som är tektoniskt relativt inaktiva. Forskare använder tektonisk aktivitet för att “se” in i planeten. Så stormbävningar kan kanske lysa upp strukturer på kontinenten som tidigare varit seismiskt osynliga.
Förutom den amerikanska östkusten, konstaterar Fan, har andra delar av världen rätt typ av havsbottenstruktur och stormaktivitet för att producera stormbävningar. Dessa inkluderar Europas och Indiens västkuster.
Det är intressant att forskarna kunde spåra källorna till några av de seismiska signalerna tillbaka i tiden till stormarna, säger Lucia Gualtieri. Hon är geofysiker vid Stanford University i Kalifornien. Men, påpekar hon, stora rörliga stormar påverkar en stor del av havsbotten. Så det är svårt att se hur dessa effekter kan anses vara punktkällor som hypocenter av en jordbävning. (Hypocentret är platsen i underytan där en bristning äger rum.) “Mer arbete krävs sannolikt för att exakt förstå mekanismerna bakom dessa seismiska uppgifter”, säger hon.
“Källan” till en seismisk signal kan variera i storlek. Det kan vara en liten förkastningslinje eller en havsdyning som hamrar på en havsbank med hundratals kilometer tvärs över. Ardhuin håller med om att storleken på källan till signalerna förblir en öppen fråga. Men det är möjligt att formen på havsbotten på dessa platser kan skapa en effektiv punktkälla.
Med andra ord kan en speciell kombination av orkan, havsvågor och havsbottens form krävas för att producera en perfekt stormbävning.
Leave a Reply