Durante a temporada de furacões de 2017, grandes tempestades no Atlântico Norte devastaram comunidades em Houston, Flórida, Porto Rico e no Caribe.
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A destruição mostra como é importante entender e comunicar as ameaças sérias que essas tempestades representam. Os cientistas fizeram grandes progressos na previsão de muitos aspectos das tempestades, mas se as pessoas em risco não compreenderem o perigo, então o impacto é perdido.
Somos colegas de diferentes áreas do campus da Pensilvânia: um de nós é professor de meteorologia e o outro é professor de tecnologia musical. Desde 2014, trabalhamos juntos para sonificar a dinâmica das tempestades tropicais. Em outras palavras, transformamos dados ambientais em música.
Ao sonorizar vídeos de satélite, como os que costumam ser vistos nos boletins meteorológicos, esperamos que as pessoas compreendam melhor como essas tempestades extremas evoluem.
Dados em som
A maioria de nós está familiarizada com a visualização de dados: gráficos, gráficos, mapas e animações que representam séries complexas de números. A sonificação é um campo emergente que cria gráficos com som.
Como um exemplo simples, um gráfico sonificado pode consistir em uma melodia ascendente e decrescente, em vez de uma linha ascendente e descendente em uma página.
A sonificação oferece alguns benefícios em relação à visualização tradicional de dados. Uma delas é a acessibilidade: pessoas com deficiências visuais ou cognitivas podem ser mais capazes de interagir com mídias baseadas em sons.
A sonificação também é boa para a descoberta. Nossos olhos são bons em detectar propriedades estáticas, como cor, tamanho e textura. Mas nossos ouvidos são melhores em detectar propriedades que mudam e flutuam. Qualidades como o tom ou o ritmo podem mudar muito sutilmente, mas ainda assim serem facilmente percebidas. Os ouvidos também são melhores que os olhos ao seguir múltiplos padrões simultaneamente, que é o que fazemos quando apreciamos as partes interligadas em uma peça complexa de música.
O som também é processado mais rapidamente e mais visceralmente do que o visual. É por isso que nós involuntariamente batemos nossos pés e cantamos junto a uma música favorita.
Transformando tempestades em músicas
Uma vida de furacões pode durar de um dia a algumas semanas. Agências como a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA medem continuamente todos os tipos de características de uma tempestade.
Destilamos as características mutáveis de um furacão em quatro características medidas a cada seis horas: pressão do ar, latitude, longitude e assimetria, uma medida do padrão dos ventos que sopram ao redor do centro da tempestade.
Para criar as sonificações, exportamos esses dados para o programa de síntese musical SuperCollider. Aqui, os valores numéricos podem ser escalonados e transpostos conforme necessário, de modo que, por exemplo, uma tempestade com duração de vários dias possa ser reproduzida em apenas alguns minutos ou segundos.
Cada tipo de dado é então tratado como parte de uma partitura musical. Os dados são usados para “tocar” instrumentos sintetizados que foram criados para criar sons sugestivos de tempestade e se misturarem bem.
Em nossas gravações, a pressão do ar é transmitida por uma mudança de pressão refletida pelo som ventoso e rodopiante. Furacões mais intensos têm valores mais baixos de pressão do ar ao nível do mar. Os ventos próximos ao solo também são mais fortes em tempestades intensas.
À medida que a pressão diminui, a velocidade do turbilhão nas nossas gravações sonoras aumenta, o volume aumenta e o som ventoso fica mais claro.
A longitude do centro de tempestades é refletida na panorâmica estéreo, a posição de uma fonte de som entre os canais de alto-falante esquerdo e direito.
A latitude é refletida no tom do som de turbilhão, bem como em um som mais alto e pulsante. Quando uma tempestade se afasta do equador em direção a um dos pólos, a inclinação diminui para refletir a queda nas temperaturas fora dos trópicos.
Uma tempestade mais circular é tipicamente mais intensa. Os valores de simetria são refletidos no brilho de um som subjacente baixo. Quando a tempestade tem uma forma oblonga ou oval, o som é mais brilhante.
Usando som
Até agora, sonorizamos 11 tempestades, bem como mapeamos as tempestades globais do ano de 2005.
As sonorizações de tempestades podem beneficiar aqueles que estão monitorando sistemas de tempestades ou atualizando o público sobre a atividade do tempo. Sonificações poderiam ser tocadas pelo rádio, por exemplo. Eles também podem ser úteis para pessoas com largura de banda de telefone limitada e com melhor capacidade de receber conteúdo de áudio do que conteúdo de vídeo.
Mesmo para especialistas em meteorologia, pode ser mais fácil ter uma noção da dinâmica de tempestades inter-relacionadas, ouvindo-as como partes musicais simultâneas do que confiando apenas nos gráficos. Por exemplo, enquanto a forma de uma tempestade é tipicamente ligada à pressão do ar, há momentos em que as tempestades mudam de forma sem mudar a pressão do ar. Embora essa diferença possa ser difícil de ver em um gráfico visual, ela é facilmente ouvida nos dados sonificados.
Nosso objetivo é introduzir sonorizações de todos os tipos de gráficos em aulas de ciências, particularmente aquelas com alunos mais jovens. A sonificação está se tornando um método de pesquisa reconhecido, e vários estudos provaram ser eficazes na comunicação de dados complexos. Mas sua captação tem sido lenta.
Em todo o país, cientistas, professores e administradores escolares estão reconhecendo a importância das artes, incluindo o som e a música, no ensino de ciências e matemática. Se uma geração de estudantes cresce experimentando a ciência através de mais de seus sentidos - visão, audição e tato - então eles podem achar as ciências mais convidativas e menos intimidadoras.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Mark Ballora, professor de Tecnologia da Música, Universidade Estadual da Pensilvânia
Jenni Evans, professora de Meteorologia da Universidade Estadual da Pensilvânia
