Infrageluid meet verandering stratosfeer

Infrageluid opgewekt door oceaangolven kan een drastische verandering in de stratosfeer als gevolg van plotselinge opwarming aantonen. Meetinstrumenten die vanwege de controle van het kernstopverdrag onhoorbaar infrageluid meten, laten namelijk ook temperatuurveranderingen van 50 graden Celsius en wisselende winden op grote hoogtes zien. Deze remote sensing techniek kan hierdoor naast het traceren van kernbomproeven ook gebruikt worden voor klimaatonderzoek.

Oceaangolven in de Atlantische en Grote Oceaan wekken continue infrageluid op, zogenaamde microbaromen. De reguliere frequentie van dit onhoorbare geluid is 0.2 Hz en reist over afstanden van duizenden kilometers. Signalen worden wereldwijd gedetecteerd op infrageluid arrays die ter verificatie van het kernstopverdrag geïnstalleerd zijn. Wind en temperatuur in de stratosfeer (tussen 10 en 50 km hoogte) zijn bepalend voor de voortplanting van dit geluid.

Vorig jaar januari was er in de metingen een drastische verandering te zien in de richting waar het infrageluid vandaan kwam. Infrageluid arrays op Groenland en in Alaska gingen plots infrageluid van de Atlantische Oceaan meten in plaats van de Grote Oceaan. Dit bleek samen te hangen met een ‘Sudden Stratospheric Warming’ (SSW). Hierbij neemt de temperatuur in de stratosfeer - rond 20 km hoogte - met enkele tientallen graden Celsius toe in slechts enkele dagen. Tegelijkertijd vermindert de wind in sterkte of verandert van richting.
Deze wind - de polaire vortex - is normaliter gedurende de winter op het noordelijk halfrond van west naar oost gericht en kan sterktes van meer dan 540 km per uur bereiken op 50 km hoogte. Een SSW is een van de meest dramatische veranderingen in de stratosfeer en de invloed op het weer en het klimaat is een onderwerp van onderzoek.

KNMI-onderzoekers hebben hun bevindingen gepubliceerd in het artikel “The infrasonic signature of the 2009 major Sudden Stratospheric Warming” in Geophysical Research Letters. Hierin laten de auteurs, Läslo Evers en Peter Siegmund, zien hoe passieve metingen van infrageluid aan het aardoppervlak gebruikt kunnen worden om veranderingen in de stratosfeer te volgen.
De metingen van infrageluid kunnen zodoende als remote sensing techniek dienen om atmosfeermodellen te valideren en geven ze mogelijk nieuwe informatie over stratosferische winden en temperaturen. Actuele observaties van de hoge stratosfeer zijn namelijk schaars of moeilijk te valideren.
Ook voor de verificatie van het kernstopverdrag is deze studie van belang. Het detecteren van infrageluid van een nucleaire test is sterk afhankelijk van de staat van de stratosferische winden en temperaturen.



Uitleg bij figuur

De grafieken geven aan uit welke richting infrageluidobservaties van oceaangolven komen gedurende januari en de eerste helft van februari in 2009. Een richting van 0 graden betekent dat de bron zich ten noorden van de meetopstelling bevindt en 90 graden ten oosten. De linker grafiek geeft de resultaten voor IS18 op Groenland weer; de rechter grafiek die van IS53 in Alaska. De doorgetrokken zwarte lijn geeft de richting naar bronnen op de Atlantische Oceaan (in het oosten) ten opzichte van het array. De zwarte onderbroken lijn correspondeert met de Grote Oceaan (in het westen). De windrichting op 50 km hoogte nabij de meetopstelling wordt door de donkergroene lijn weergegeven en volgt uit analyses van weermodellen van het ECMWF.