Les rayons cosmiques utilisés pour suivre et visualiser les cyclones tropicaux offrent de nouvelles perspectives


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  • Pour la première fois, des particules de muons de haute énergie créées dans l’atmosphère ont permis aux chercheurs d’explorer les structures des tempêtes d’une manière que les techniques de visualisation traditionnelles, telles que l’imagerie par satellite, ne peuvent pas. Les détails offerts par cette nouvelle technique pourraient aider les chercheurs à modéliser les tempêtes et les effets météorologiques associés. Cela pourrait également conduire à des systèmes d’alerte précoce plus précis.

    Il est difficile de ne pas remarquer le nombre d’histoires dans les nouvelles sur de violentes tempêtes dans différentes parties du monde, souvent attribuées au changement climatique. Les prévisions météorologiques et les systèmes d’alerte précoce ont toujours été importants, mais avec l’augmentation de l’activité des tempêtes, cela semble particulièrement le cas ces jours-ci. Une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Hiroyuki Tanaka de Muographix à l’Université de Tokyo, offre au monde de la météorologie une nouvelle façon de détecter et d’explorer les cyclones tropicaux en utilisant une bizarrerie de la physique des particules qui se déroule tout le temps au-dessus de nos têtes.

    « Vous avez probablement vu des photographies de cyclones prises d’en haut, montrant des tourbillons tourbillonnants de nuages. Mais je doute que vous ayez déjà vu un cyclone de côté, peut-être sous forme d’infographie, mais jamais sous forme de données réelles capturées par un capteur », a déclaré Tanaka. . « Ce que nous offrons au monde, c’est la possibilité de faire exactement cela, de visualiser des phénomènes météorologiques à grande échelle comme les cyclones d’un point de vue 3D, et en temps réel également. Nous le faisons en utilisant une technique appelée muographie, à laquelle vous pouvez penser comme un X -ray, mais pour voir à l’intérieur des choses vraiment énormes. »

    La muographie crée des images de type rayons X de grands objets, notamment des volcans, des pyramides, des plans d’eau et maintenant, pour la première fois, des systèmes météorologiques atmosphériques. Des capteurs spéciaux appelés scintillateurs sont réunis pour former une grille, un peu comme les pixels du capteur de l’appareil photo de votre smartphone. Cependant, ces scintillateurs ne voient pas la lumière optique, mais voient à la place des particules appelées muons qui sont créées dans l’atmosphère lorsque les rayons cosmiques de l’espace lointain entrent en collision avec les atomes dans l’air. Les muons sont particuliers car ils traversent facilement la matière sans se disperser autant que les autres types de particules. Mais la petite quantité dont ils s’écartent lorsqu’ils traversent de la matière solide, liquide ou même gazeuse peut révéler des détails sur leur trajet entre l’atmosphère et les capteurs. En capturant un grand nombre de muons traversant quelque chose, une image de celui-ci peut être reconstruite.

    « Nous avons réussi à imager le profil vertical d’un cyclone, et cela a révélé des variations de densité essentielles pour comprendre le fonctionnement des cyclones », a déclaré Tanaka. « Les images montrent des coupes transversales du cyclone qui a traversé la préfecture de Kagoshima dans l’ouest du Japon. J’ai été surpris de voir clairement qu’il avait un noyau chaud à faible densité qui contrastait considérablement avec l’extérieur froid à haute pression. Il n’y a absolument aucun moyen de capturer ces données avec les capteurs de pression traditionnels et la photographie. »

    Le détecteur utilisé par les chercheurs a un angle de vision de 90 degrés, mais Tanaka envisage de combiner des capteurs similaires pour créer des stations d’observation hémisphériques et donc omnidirectionnelles qui pourraient être placées le long d’un littoral. Ceux-ci pourraient potentiellement voir des cyclones jusqu’à 300 kilomètres. Bien que les satellites suivent déjà ces tempêtes, les détails supplémentaires offerts par la muographie pourraient améliorer les prédictions sur l’approche des tempêtes.

    « L’une des prochaines étapes pour nous maintenant sera d’affiner cette technique afin de détecter et de visualiser les tempêtes à différentes échelles », a déclaré Tanaka. « Cela pourrait signifier une meilleure modélisation et prévision non seulement pour les grands systèmes de tempête, mais aussi pour les conditions météorologiques plus locales. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Tokyo. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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