Viharok azonosítása és követése piszkés-tetői infrahangadatok felhasználásával Fizika, Földtudományok és Matematika

35 OTDK, Fizika, Földtudományok és Matematika Szekció, Meteorológia és klimatológia Tagozat.

Viharok azonosítása és követése piszkés-tetői infrahangadatok felhasználásával

Különdíj: t

Hallgató: Pásztor Marcell Sebestyén
Szak: Geofizikus, Képzés típusa: msc, Intézmény: Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kar: Természettudományi Kar

Témavazetők: Czanik Csenge - tud. s.munkatárs, N N CSFK GGI Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatórium,
Dr. Bondár István - tud. tanácsadó, N N CSFK GGI Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatórium

Az infrahang tartománya az emberi fül számára már nem hallható 20 Hz-es frekvenciaküszöb alatt kezdődik. A kis frekvenciához nagy hullámhossz, illetve kis csillapodás társul, így nagy távolságokra, akár több száz vagy több ezer kilométerre is el tud jutni egy jel. Infrahang számos forrásból származhat, például a Föld légkörébe belépő bolidáktól, robbanásokból, repülőgépektől, dolgozatom fókuszában azonban a viharok és a villámok állnak.

Magyarország egyetlen infrahangállomása Piszkés-tetőn működik 2017 májusa óta a Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatórium felügyelete alatt. Ez idő alatt több százezres nagyságrendű jelet detektált az állomás melyek között vannak ismert eredetűek (például bányarobbantások, repülők, atlanti-óceáni és fekete-tengeri mikrobaromok), de nagy részben ismeretlen forrásból származnak, melyek kategorizálása fontos feladat.

Dolgozatomban bemutatok egy általam fejlesztett és közel automatizált módszert, amellyel meg lehet állapítani mely infrahangdetekciók származnak egy viharból. Ehhez a piszkés-tetői állomás (PSZI) 2017 és 2020 közötti adatai mellett felhasználtam a Blitzortung villám adatbázisát, mint Ground Truth (olyan események, amelyek helye és ideje pontosan ismert) információt. Ebben a négy évben május elejétől szeptember végéig kerestem viharokat. Az azonosítás alapja a két különböző jel időbeli korrelációja. Az azonosított viharok segítségével becslést adtam, hogy milyen irányokból és milyen távolságokból képes PSZI zivatarokat detektálni, illetve követni. A várakozások szerint a keleties irányok dominálnak, hiszen a nyári időszakban ez a meghatározó szélirány.

Távoli viharok esetén, mivel a villámlásokon kívül számos egyéb folyamatok - például légáramlatok - keltenek infrahang tartományú jelet, így ezek esetében nem mindig lehetséges összekötni az infrahang- és elektromágneses detekciókat. Közeli, vagyis 50 kilométeres körbe eső viharok esetén azonban ez lehetségessé válik. Munkám során külön kerestem közeli zivatarokat és valós meteorológiai adatok segítségével több esetben össze tudtam kapcsolni egy villámláshoz az elektromágneses- és infrahangjeleket. Ezen kisülések magasságára is becslést adtam, melyek alapján PSZI Intracloud villámlások jeleit képes regisztrálni.