Le tempeste di neve possono devastare gli Stati Uniti, ma soprattutto sulla costa orientale. La neve è la forma di precipitazione meno conosciuta, con grandi tempeste di neve tra gli eventi meteorologici più difficili da prevedere. Eppure le persone si affidano a queste previsioni per stare al sicuro, pianificare percorsi di viaggio e decidere se chiudere scuole o attività commerciali.

Per capire meglio grande, tempeste di neve dirompenti, uno scienziato atmosferico dell'Università di Washington condurrà una campagna sul campo della NASA questo inverno per volare attraverso grandi tempeste di neve lungo la costa orientale. Il team multi-istituzionale osserverà la neve mentre si forma nelle nuvole per aiutare con il monitoraggio satellitare delle nevicate e, infine, migliorare le previsioni.

"In una grande tempesta di neve, la neve non è distribuita uniformemente. Alcuni posti vengono davvero martellati, ma altri, anche vicino, non ottenere così tanto. Vogliamo capire i processi alla base di ciò, " ha detto l'investigatore principale Lynn McMurdie, un professore associato di scienze atmosferiche alla ricerca UW.

L'indagine della NASA sulla microfisica e le precipitazioni per le tempeste minacciose sulla costa atlantica, o IMPATTI campagna, avrà sede presso il Wallops Flight Facility della NASA sulla costa della Virginia. La campagna di sei settimane va dal 15 gennaio alla fine di febbraio 2020, con ulteriori campagne nella stessa regione negli inverni del 2021 e 2022.

"Le nuvole invernali contengono regioni che generano più neve, chiamate fasce di neve, " ha detto McMurdie. "Speriamo di capire perché si formano queste bande di neve, e come si evolvono con la tempesta in via di sviluppo. Se riusciamo a capire i processi nelle nuvole, possiamo prevedere meglio come ci distribuiscono le nevicate sul terreno".

IMPACTS è la prima campagna sul campo per studiare le tempeste di neve della costa orientale in 30 anni, e lo studio più completo sulle tempeste di neve del nord-est fino ad oggi.

McMurdie ha condotto una precedente campagna sul campo della NASA nel 2015 che ha misurato pioggia e neve sulla penisola olimpica dello stato di Washington. Questo sforzo si è concentrato principalmente sulla pioggia su terreno montuoso; questo si concentrerà sulla neve, e su un terreno relativamente piatto. Sulla costa orientale, la combinazione di aria fredda dal Canada e umidità dall'Oceano Atlantico può produrre grandi tempeste di neve che si estendono dalla Georgia al Maine.

"Nel corso di tre anni, abbiamo bisogno di almeno sei buone tempeste, " ha detto McMurdie. "Ci aspettiamo molto di più, ma potrebbero non essere buone tempeste. E vogliamo un po' di ridondanza per assicurarci che tutti gli strumenti funzionino durante quegli eventi e per campionare una varietà di intensità di tempesta".

Due aerei raccoglieranno osservazioni. Uno è l'ER-2 ad alta quota che vola a 20 chilometri (12 miglia) di altitudine. Un singolo pilota specializzato indossa una tuta spaziale e trasporta ossigeno, e le ampie ali dell'aereo lo lasciavano volare nell'aria più rarefatta. Quell'aereo raccoglierà osservazioni su larga scala da sopra le nuvole.

"Gli strumenti sull'ER-2 saranno gli stessi dei satelliti, " disse McMurdie. "Ma l'aereo è più vicino alla Terra e possiamo dirgli dove andare, così possiamo campionare le regioni più e più volte."

Il secondo aereo è un aereo da ricerca P-3 che viaggerà tra le nuvole, inferiore agli aerei commerciali, per un volo più accidentato che offre una vista ravvicinata delle particelle di neve. Gli strumenti a bordo monitoreranno esattamente quali tipi di neve si stanno formando e cadono dalle nuvole. Il P-3 lancerà anche palloncini sull'oceano che trasportano una scatola di strumenti per misurare la temperatura, umidità e venti.

La neve è una sfida da rilevare dallo spazio perché i modelli satellitari presumono che il cristallo di neve sia una semplice forma geometrica, che non è realistico. La forma più famosa di neve, fiocchi di neve, sono particolarmente difficili da visualizzare dallo spazio. Il velivolo inferiore include strumenti in grado di visualizzare i singoli fiocchi da due angolazioni, per catturarli frontalmente e di profilo.

"La neve può avere centinaia di forme diverse, che non è facile da fare matematicamente, " ha detto McMurdie. "La geometria da sola è sufficiente per metterti in agitazione. Presumere che la tua neve assomigli a cose rotonde non è ciò che accade nel cielo".

Il P-3, che è stato equipaggiato a novembre con gli strumenti che porterà durante questa campagna, avrà sede in Virginia. L'ER-2 ad alta quota avrà sede in Georgia, fuori dai centri temporaleschi per facilitare il decollo e l'atterraggio. Il team spera di osservare tempeste intorno allo Stato di New York, tra cui Long Island, dove i partner raccolgono osservazioni a terra. Le rotte di volo finali dipenderanno dai percorsi di tempesta che la natura offre.

Nei giorni che precedono una promettente tempesta, gli scienziati della missione mapperanno i percorsi di volo. A seconda della distanza della tempesta dall'impianto di volo di Wallops, che determina il tempo di percorrenza per la tempesta, l'aereo può raccogliere osservazioni da quattro a sei ore. La campagna utilizzerà anche strumenti di terra e palloni per aiutare a completare il quadro.

Le osservazioni verranno utilizzate per studiare come si evolvono le tempeste di neve e migliorare le osservazioni satellitari delle nevicate.

"Adoro le tempeste invernali, mi hanno sempre affascinato. Quindi è molto eccitante scoprire come funzionano, e come la neve viene distribuita nel modo in cui lo fa, " ha detto McMurdie.