Rayos cósmicos: nueva herramienta para estudiar tornados, mejorar el pronóstico y las alertas de tormentas severas
Científicos analizan el flujo de muones como posible nueva herramienta para los meteorólogos en el pronóstico y alerta de tornados y tormentas de tipo supercelda.
Según un nuevo trabajo de investigación, publicado en el servidor de acceso abierto arXiv, un grupo de físicos afirma que la técnica de búsqueda de partículas cósmicas tiene gran valor en la Tierra y se podría aplicar para el estudio de tormentas severas tornádicas, como una posible nueva herramienta para su pronóstico, monitoreo y mejora de las alertas.
Los rayos cósmicos que podrían ayudar a los meteorólogos
Los muones son partículas cósmicas que poseen muchas aplicaciones importantes en la Tierra, por ejemplo, ayudan a los científicos a poder observar el interior de objetos densos y de gran tamaño (como las pirámides), incluso también permiten detectar material nuclear peligroso.
Estas partículas son sensibles a las propiedades de la atmósfera por donde se mueven, motivado por este concepto importante, el científico William Luszcza miembro del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de la Universidad Estatal de Ohio, junto a su equipo publicaron recientemente el trabajo de investigación dedicado a cómo las tormentas severas supercelulares, con potencial para desarrollar tornados, afectan al flujo de los muones atmosféricos.
Los rayos cósmicos podrían ofrecer a los científicos una nueva forma de rastrear y estudiar tornados violentos y otros fenómenos meteorológicos severos, según sugiere este nuevo estudio.
Analizan muones atmosféricos como herramienta para el pronóstico de tiempo severo-tornados
En la actualidad se utilizan mediciones convencionales, lanzamiento de globos meteorológicos, y vuelos de drones para monitorear y rastrear tornados, estas tecnologías requieren que los humanos se acerquen peligrosamente a la trayectoria de una tormenta.
Sin embargo, al estudiar cómo estas tormentas afectan a los muones, podría tratarse de una muy buena herramienta complementaria para que los científicos tengan un detalle más preciso sobre las condiciones atmosféricas del entorno.
Al combinar datos meteorológicos locales con simulaciones astrofísicas complejas, los investigadores exploraron si un dispositivo que normalmente detecta estas partículas de alta energía podría usarse para medir de forma remota las tormentas eléctricas supercelulares que producen tornados.
Para el estudio, los investigadores aplicaron un modelo tridimensional de nubes que podía tener en cuenta múltiples variables, como el viento, la temperatura potencial, la lluvia, la nieve y el granizo. Luego, utilizando las observaciones atmosféricas recopiladas de la supercelda de 2011 que pasó por El Reno, Oklahoma, y generó un brote de tornados.
Luszczak aplicó esa información para medir las variaciones en la presión del aire en la región alrededor de una tormenta simulada en el lapso de una hora. En general, sus resultados revelaron que los muones efectivamente se ven afectados por el campo de presión dentro de los tornados, aunque se necesita nuevas investigaciones para aprender más sobre el proceso.
Avance en la investigación con muones
La idea se contar con detecciones de muones atmosféricos para predecir y analizar patrones meteorológicos resulta atractiva. Sería un gran avance si “los científicos no necesariamente tendrían que intentar colocar instrumentos muy cerca de un tornado para obtener estas mediciones de presión necesarias”, dijo Luszczak.
El tamaño del dispositivo también influye en la precisión de sus mediciones, ya que aumentar su escala aumenta la cantidad de partículas que puede detectar. El tipo de detector de partículas muónicas que el artículo de Luszczak considera es mucho más pequeño que otros proyectos de rayos cósmicos más reconocidos, como el Observatorio Pierre Auger en Argentina y el Telescope Array de la Universidad de Utah.
Si detectores de ese estilo se colocaran, por ejemplo, en el Callejón de los Tornados en Estados Unidos, los investigadores imaginan que el dispositivo podría complementar fácilmente las mediciones meteorológicas y barométricas típicas para la actividad tornádica.
El informe enfatiza que podría resultar bueno que los científicos futuros consideren implementar un detector grande en algunas regiones de gran actividad tornádica, dado que las tormentas supercelulares normalmente se forman, desarrollan, y desaparecen en períodos cortos.
El detector más pequeño que describen los investigadores en este artículo tiene 50 metros de diámetro. Si bien sería lo suficientemente portátil como para garantizar que los científicos pudieran colocarla cerca de tipos diferentes de sistemas de tormentas, su pequeño tamaño probablemente provocaría algunos errores en la recopilación de datos, dijo Luszczak.
“Al tener mejores mediciones de la atmósfera que rodea a un tornado, nuestro modelado mejora, lo que a su vez mejora la precisión de nuestras advertencias”, dijo Luszczak. “Este concepto es muy prometedor y es una idea realmente emocionante que intentar poner en práctica”.
Como los sistemas actuales de modelado meteorológico están directamente vinculados a cuándo y dónde se emiten alertas meteorológicas severas, el uso de rayos cósmicos para fortalecer esos modelos daría a la sociedad una idea más detallada del comportamiento de una tormenta, y lo más importante, más tiempo para prepararse para la llegada del fenómeno extremo.
Referencia de la noticia:
William Luszczak y Leigh Orf. "The Effect of Tornadic Supercell Thunderstorms on the Atmospheric Muon Flux". Publicado en arXiv.