Una campagna sul campo finanziata dalla NASA che prenderà il via in Florida il 25 maggio ha una reale possibilità di migliorare la capacità dei meteorologi di rispondere ad alcune delle domande più fondamentali sul tempo:dove pioverà? Quando? Quanto?

Chiamato esperimento sui processi convettivi (CPEX), la campagna utilizza il laboratorio aereo DC-8 della NASA dotato di cinque strumenti di ricerca complementari progettati e sviluppati dalla NASA. L'aereo trasporterà anche piccoli sensori chiamati dropsondes che vengono fatti cadere dall'aereo ed effettuano misurazioni mentre cadono. Lavorare insieme, gli strumenti raccoglieranno dati dettagliati su vento, temperatura e umidità dell'aria al di sotto dell'aereo durante il parto, crescita e decadimento di nubi convettive, nubi formate da calde, aria umida che sale dalle acque subtropicali intorno alla Florida.

"La convezione è semplicemente una colonna o bolla di aria calda che sale, " ha affermato il ricercatore principale CPEX Ed Zipser dell'Università dello Utah a Salt Lake City. L'aria che sale può diventare il seme di un temporale; nei tropici e subtropicali, compreso il sud degli Stati Uniti, la convezione è il modo più comune per la formazione delle precipitazioni. Le nuvole convettive possono unirsi per formare un forte temporale o addirittura diventare un uragano.

Anche se la convezione è un processo atmosferico così fondamentale, l'inizio della convezione si è rivelato difficile da prevedere. Bjorn Lambrigtsen del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, un membro del team scientifico del CPEX, ha spiegato perché:"La convezione tropicale divampa rapidamente. Si apre un temporale, fa la sua cosa, e se ne va in un'oretta. E non sono molto grandi." Di solito sono larghi meno di sei miglia (10 chilometri). I satelliti non possono osservare molti dettagli su una caratteristica così piccola anche se guardano nel posto giusto al momento giusto "Per capire cosa fa formare e crescere un temporale, abbiamo bisogno di campagne sul campo. Abbiamo bisogno di volare dove ci sono le tempeste, guarda loro e il loro ambiente in dettaglio, e misurare tutte le caratteristiche importanti allo stesso tempo, ", ha detto Lambigtsen.

Zipser è particolarmente interessato alle aree di convezione profonda, con le cime delle nuvole più alte dei jet volano. "Se guardi un poster delle vacanze alle Hawaii, vedi un cielo pieno di batuffoli di cotone, " dice. " Quelle nuvole sono profonde solo pochi chilometri, e potresti ottenere una doccia leggera da loro. La troposfera sopra i tropici è profonda 14 o 15 chilometri [9 miglia], e la metà superiore delle nuvole convettive profonde è piena di particelle di ghiaccio invece che di gocce liquide. Se queste nuvole profonde diventano meglio organizzate, crescere in un grande sistema e spostarsi sulla terra, puoi avere diffuso, precipitazioni abbondanti per la maggior parte della giornata. Dobbiamo scoprire quando si formerà una convezione profonda e perché".

Un mese, un aereo, Cinque strumenti

Il team CPEX prevede di registrare da 10 a 16 voli a giugno per un totale di circa 100 ore di volo, tempo permettendo. Sperano di registrare l'intera evoluzione delle tempeste convettive, dalla nascita alla decadenza. Voleranno in qualsiasi direzione il tempo sembri più promettente, che sia il Golfo del Messico, i Caraibi o l'Oceano Atlantico occidentale. I dati più interessanti dovrebbero arrivare quando l'aereo è in grado di penetrare in una convezione profonda ma moderata senza la minaccia di un fulmine, raccogliere dati dall'interno di un sistema temporalesco o temporalesco.

I cinque strumenti della NASA volano insieme per la prima volta in gruppo:

1. ALBA, il Doppler Aerosol Wind Lidar, è un'aggiunta relativamente nuova al toolkit di scienze della Terra della NASA che misura il profilo del vento orizzontale sotto l'aereo. È stato sviluppato ed è gestito dal Langley Research Center della NASA a Hampton, Virginia. Lambrigtsen ha osservato che, contrariamente alle sonde a goccia, che raccolgono dati solo dai punti in cui vengono rilasciati, DAWN raccoglie una serie di dati continui lungo la traiettoria di volo. "È una delle misurazioni più importanti per comprendere la convezione tropicale, e non era disponibile fino a quando DAWN e sensori simili sono entrati in scena, "Ha detto Lambrigtsen.
2. APR-2, il radar delle precipitazioni di seconda generazione aviotrasportato, misura le precipitazioni e il movimento verticale all'interno delle tempeste utilizzando lo stesso tipo di doppia polarizzazione, tecnologia dual-Doppler come radar terrestre del National Weather Service. Sviluppato e gestito da JPL, APR-2 misura la pioggia o le particelle di ghiaccio in una nuvola, che rivelano la struttura della nuvola.
3. Tre radiometri a microonde del JPL misurano ciò che Lambrigtsen chiama "il pane quotidiano della convezione":temperatura, vapore acqueo, e la quantità di liquido nelle nuvole:

• HAMSR, il radiometro sonoro ad alta quota MMIC (Circuito integrato a microonde monolitico);
• MTHP, il Profiler di temperatura e umidità a microonde
• MASC, l'ecoscandaglio atmosferico a microonde per Cubesat. Questo strumento sperimentale testerà la possibilità di far volare un radiometro a microonde miniaturizzato su un minuscolo satellite chiamato Cubesat. Gli scienziati del JPL valuteranno le prestazioni di MASC in CPEX per far avanzare lo strumento lungo il percorso verso la prontezza spaziale.

L'aereo e l'equipaggio del DC-8 hanno sede presso l'Armstrong Flight Research Center della NASA a Palmdale, California.

Miglior comprensione, Modelli migliorati

Con una carriera che risale agli anni '60, Ed Zipser sa come chiunque altro come un buon set di dati dalla ricerca sul campo possa far progredire la comprensione dell'atmosfera e migliorare l'accuratezza dei modelli meteorologici e climatici. "Sappiamo dagli anni '70 che la chiave per una previsione di successo è essere in grado di comprendere e trattare il ruolo della convezione, " ha detto. "Abbiamo fatto molti progressi, ma nessuno dei trattamenti modello della convezione è qualcosa che si possa definire perfetto. Bisogna osservare meglio e capire di più. CPEX è un'opportunità piuttosto entusiasmante per saperne di più sulla convezione e sulla sua evoluzione."