Usan rayos cósmicos para estudiar mejor los ciclones tropicales

Usan rayos cósmicos para estudiar mejor los ciclones tropicales

Un equipo japonés presenta un novedoso sistema para estudiar la estructura en tres dimensiones de los ciclones tropicales usando un detector de partículas físicas llamadas muones. Puede ayudar a hacer predicciones más detalladas sobre sus efectos a escala local


Por primera vez, las partículas de muones de alta energía creadas en la atmósfera han permitido explorar estructuras de tormenta de una manera que las técnicas de visualización tradicionales no pueden. El detalle que ofrece esta nueva técnica podría ayudar a los investigadores a modelar tormentas y efectos meteorológicos relacionados, lo que también podría conducir a sistemas de alerta temprana más precisos. Un equipo de investigadores, dirigido por el profesor Hiroyuki Tanaka de Muographix en la Universidad de Tokio, ofrece a la ciencia de la meteorología una forma novedosa de detectar y explorar ciclones tropicales utilizando una peculiaridad de la física de partículas que tiene lugar sobre nuestras cabezas todo el tiempo. La investigación ha sido publicada en la revista Scientific Reports.

«Probablemente hayas visto fotografías de ciclones tomadas desde arriba, que muestran vórtices de nubes arremolinadas. Pero dudo que hayas visto un ciclón desde un lado, tal vez como un gráfico de computadora, pero nunca como datos reales capturados por sensores», explica Tanaka.

«Lo que ofrecemos al mundo es la capacidad de hacer precisamente esto, visualizar fenómenos meteorológicos a gran escala como ciclones desde una perspectiva 3D, y también en tiempo real. Hacemos esto usando una técnica llamada muografía, que se puede considerar como un rayo X, pero para ver dentro de cosas verdaderamente enormes».

ciclones
Un ciclón tropical captado desde el espacio | Foto: NASA

La muografía crea imágenes similares a rayos X de objetos grandes, incluidos volcanes, pirámides, cuerpos de agua y ahora, por primera vez, sistemas meteorológicos atmosféricos. Los sensores especiales llamados centelleadores se unen para formar una cuadrícula, un poco como los píxeles del sensor de una cámara digital. Sin embargo, estos centelleadores no ven luz óptica, sino partículas llamadas muones que se crean en la atmósfera cuando los rayos cósmicos del espacio profundo chocan con los átomos en el aire.

Los muones son especiales porque atraviesan la materia fácilmente sin dispersarse tanto como otros tipos de partículas. Pero la pequeña cantidad que se desvía cuando pasan a través de materia sólida, líquida o incluso gaseosa puede revelar detalles de su viaje entre la atmósfera y los sensores. Al capturar una gran cantidad de muones que pasan a través de algo, se puede reconstruir una imagen de ello.

Conocimiento aplicado

«Tomamos imágenes con éxito del perfil vertical de un ciclón, y esto reveló variaciones de densidad esenciales para comprender cómo funcionan los ciclones«, dijo Tanaka. «Las imágenes muestran secciones transversales del ciclón que pasó por la prefectura de Kagoshima en el oeste de Japón. Me sorprendió ver claramente que tenía un núcleo cálido de baja densidad que contrastaba dramáticamente con el exterior frío de alta presión. No hay absolutamente ninguna forma de capturar dichos datos con sensores de presión tradicionales y fotografía».

Imagen que muestra la estructura de un ciclón tropical usando la detección de muones. | CRÉDITO: Hiroyumi Tanaka
Imagen que muestra la estructura de un ciclón tropical usando la detección de muones. | CRÉDITO: Hiroyumi Tanaka

El detector que utilizaron los investigadores tiene un ángulo de visión de 90 grados, pero Tanaka prevé combinar sensores similares para crear estaciones de observación hemisféricas y, por lo tanto, omnidireccionales, que podrían colocarse a lo largo de la costa. Estos podrían potencialmente ver ciclones a una distancia de hasta 300 kilómetros. Aunque los satélites ya rastrean estas tormentas, el detalle adicional que ofrece la muografía podría mejorar las predicciones sobre las tormentas que se aproximan.

«Uno de los próximos pasos para nosotros ahora será refinar esta técnica para detectar y visualizar tormentas en diferentes escalas», afirma Tanaka. «Esto podría significar un mejor modelado y predicción no solo para sistemas de tormentas más grandes, sino también para más condiciones climáticas locales«.

Ciclón, huracán, tifón...

Los ciclones tropicales son sistemas tormentosos que tienen una circulación cerrada alrededor de un centro de baja presión que produce fuertes vientos y lluvias copiosas.  Los ciclones tropicales se generan en diversas partes del mundo.

En Japón, China y Filipinas se los llama tifones; en los países bañados por el Índico se les denomina ciclón, y en al Atlántico se los conoce como huracán. Pero son el mismo fenómeno meteorológico.



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