Med sezono orkanov 2017 so večje nevihte v severnoatlantskem opustošile skupnosti v Houstonu, na Floridi, Portoriku in širših Karibih.
Sorodne vsebine
- Obračanje nepravilnih srčnih utripov v glasbo
Uničenje kaže, kako pomembno je razumeti in sporočiti resne grožnje, ki jih predstavljajo te nevihte. Znanstveniki so zelo napredovali pri napovedovanju številnih vidikov neviht, toda če ogroženi ljudje ne razumejo nevarnosti, v kateri živijo, se vpliv izgubi.
Kolegi smo z različnih področij kampusa države Penn: Eden od nas je profesor meteorologije, drugi pa profesor glasbene tehnologije. Od leta 2014 skupaj sodelujemo pri krepitvi dinamike tropskih neviht. Z drugimi besedami, podatke o okolju spreminjamo v glasbo.
S sonifikacijo satelitskih video posnetkov, kot jih pogosto vidimo v vremenskih poročilih, upamo, da bodo ljudje bolje razumeli, kako se razvijajo te skrajne nevihte.
Podatki v zvok
Večina nas pozna vizualizacijo podatkov: grafikoni, grafi, zemljevidi in animacije, ki predstavljajo zapletene nize števil. Sonifikacija je nastajajoče polje, ki ustvarja grafe z zvokom.
Kot preprost primer lahko sonificiran graf sestavlja melodijo naraščajoče in padajoče, namesto naraščajoče in padajoče vrstice na strani.
Sonifikacija ponuja nekaj prednosti pred tradicionalno vizualizacijo podatkov. Ena je dostopnost: Ljudje z vidnimi ali kognitivnimi motnjami bodo morda bolje sodelovali z zvočnimi mediji.
Sonifikacija je dobra tudi za odkritje. Naše oči dobro zaznavajo statične lastnosti, kot so barva, velikost in tekstura. Toda naša ušesa so boljša pri zaznavanju lastnosti, ki se spreminjajo in nihajo. Kakovostne lastnosti, kot sta nagib ali ritem, se lahko zelo tanko spreminjajo, vendar jih je vseeno zaznati dokaj enostavno. Ušesa so tudi boljša od oči, če sledimo več vzorcem hkrati, kar počnemo, ko cenimo prepletene dele v zapleteni glasbeni skladbi.
Tudi zvok se obdeluje hitreje in bolj vizualno kot vizualni. Zato si nehote tapkamo po nogah in zapojemo ob najljubši pesmi.
Pretvarjanje neviht v pesmi
Življenjska doba orkanov lahko traja od dneva do nekaj tednov. Agencije, kot je ameriška nacionalna uprava za oceane in atmosfero, neprestano merijo vse vrste nevihte.
Spreminjali smo spremenljive značilnosti orkana v štiri značilnosti, merjene vsakih šest ur: zračni tlak, širina, dolžina in asimetrija, merilo vzorca vetrov, ki pihajo okoli središča nevihte.
Če želimo ustvariti sojence, te podatke izvozimo v program za sintezo glasbe SuperCollider. Tukaj lahko številčne vrednosti pomanjšamo in po potrebi prestavimo, tako da se lahko na primer večdnevna nevihta odigra v nekaj minutah ali sekundah.
Vsaka vrsta podatkov se nato obravnava kot del glasbene partiture. Podatki se uporabljajo za "igranje" sintetiziranih instrumentov, ki so bili ustvarjeni za zvoke, ki kažejo na vihar in se dobro zlijejo.
V naših posnetkih se zračni tlak prenaša z vrtinčenim vetrovnim zvokom, ki odraža spremembe tlaka. Intenzivnejši orkani imajo nižje vrednosti zračnega tlaka na ravni morja. Vetrovi v bližini tal so tudi močnejši v nevihtah.
Ko se pritisk znižuje, se hitrost vrtinčenja v naših zvočnih posnetkih poveča, glasnost se poveča in vetrovni zvok postane svetlejši.
Dolžina središča nevihte se kaže v stereo steni, položaju vira zvoka med levim in desnim kanalom zvočnika.
Zemljepisna širina se odraža v višini vrtinčnega zvoka, pa tudi v višjem pulzirajočem zvoku. Ko se nevihta odmika od ekvatorja proti enemu polov, se višina spušča, da odraža padec temperature zunaj tropov.
Bolj krožna nevihta je običajno bolj intenzivna. Vrednosti simetrije se odražajo v svetlosti nizkega osnovnega zvoka. Ko ima nevihta podolgovato ali ovalno obliko, je zvok svetlejši.
Uporaba zvoka
Doslej smo sonificirali 11 neviht in preslikali globalno aktivnost neviht iz leta 2005.
Olupitve neviht bi lahko koristile tistim, ki spremljajo nevihtne sisteme ali posodabljajo javnost o vremenskih dejavnostih. Na primer, po radiu bi se lahko predvajala občutki. Uporabni so lahko tudi ljudem, ki imajo omejeno pasovno širino telefona in lažje sprejemajo zvočno vsebino kot video vsebine.
Tudi za strokovnjake na področju meteorologije je lažje dobiti občutek medsebojne dinamike neviht, če jih poslušamo kot istočasne glasbene dele, kot pa se zanašamo samo na grafiko. Na primer, medtem ko je oblika nevihte običajno vezana na zračni tlak, obstajajo časi, ko nevihte spremenijo obliko, ne da bi se spreminjal zračni tlak. Čeprav je v vizualnem grafu to razliko težko opaziti, je v slikovitih podatkih zlahka slišati.
Naš cilj je, da se v naravoslovni pouk uvedejo različice vseh vrst grafov, zlasti tistih z mlajšimi učenci. Sonifikacija postaja priznana raziskovalna metoda, številne raziskave pa so se izkazale za učinkovite pri sporočanju zapletenih podatkov. Toda njegovo sprejemanje je bilo počasno.
Znanstveniki, učitelji in šolski skrbniki po vsem svetu prepoznavajo pomen umetnosti, vključno z zvokom in glasbo, pri poučevanju naravoslovja in matematike. Če generacija študentov odrašča, da izkušajo naravoslovje skozi več svojih čutov - vida, sluha in dotika -, bodo morda te znanosti ugotovile bolj vabljive in manj zastrašujoče.
Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru.
Mark Ballora, profesor glasbene tehnologije na Pennsylvania State University
Jenni Evans, profesorica meteorologije na Državni univerzi Pennsylvania
