Una campaña de campo financiada por la NASA que se pondrá en marcha en Florida el 25 de mayo tiene una oportunidad real de mejorar la capacidad de los meteorólogos para responder algunas de las preguntas más fundamentales sobre el clima:¿Dónde lloverá? ¿Cuándo? ¿Cuánto cuesta?

Denominado Experimento de procesos convectivos (CPEX), la campaña utiliza el laboratorio aerotransportado DC-8 de la NASA equipado con cinco instrumentos de investigación complementarios diseñados y desarrollados en la NASA. El avión también llevará pequeños sensores llamados sondas de caída que se dejan caer desde el avión y toman medidas a medida que caen. Trabajando juntos, los instrumentos recopilarán datos detallados sobre el viento, temperatura y humedad en el aire debajo del avión durante el parto, el crecimiento y la descomposición de las nubes convectivas:nubes formadas por aire húmedo que se eleva desde las aguas subtropicales alrededor de Florida.

"La convección es simplemente una columna o burbuja de aire caliente que se eleva, ", dijo el investigador principal de CPEX, Ed Zipser, de la Universidad de Utah en Salt Lake City. Ese aire ascendente puede convertirse en la semilla de una tormenta; en los trópicos y subtrópicos, incluido el sur de EE. UU., la convección es la forma más común de formación de precipitación. Las nubes convectivas pueden unirse para formar una gran tormenta o incluso pueden convertirse en huracanes.

Aunque la convección es un proceso atmosférico tan fundamental, el inicio de la convección ha resultado difícil de predecir. Bjorn Lambrigtsen del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, miembro del equipo científico de CPEX, explicó por qué:"La convección tropical se intensifica rápidamente. Aparece una tormenta, hace lo suyo, y se va en una hora más o menos. Y no son muy grandes ". Por lo general, tienen menos de diez kilómetros (seis millas) de ancho. Los satélites no pueden observar muchos detalles sobre una característica tan pequeña, incluso si están mirando en el lugar correcto en el momento adecuado. . "Para comprender qué hace que se forme y crezca una tormenta, necesitamos campañas de campo. Necesitamos volar a donde están las tormentas mírelos a ellos y a su entorno en detalle, y medir todas las características importantes al mismo tiempo, "dijo Lambrigtsen.

Zipser está particularmente interesado en áreas de convección profunda, con las cimas de las nubes más altas de lo que vuelan los chorros. "Si miras un póster de vacaciones de Hawái, ves un cielo lleno de bolitas de algodón, ", dice." Esas nubes tienen sólo unos pocos kilómetros de profundidad, y es posible que obtengas una ducha ligera de ellos. La troposfera sobre los trópicos tiene 14 o 15 kilómetros [9 millas] de profundidad, y la mitad superior de las nubes convectivas profundas está llena de partículas de hielo en lugar de gotas de líquido. Si estas nubes profundas se organizan mejor, crecer en un gran sistema y moverse sobre la tierra, puedes tener generalizado, fuertes lluvias durante la mayor parte del día. Necesitamos averiguar cuándo se formará la convección profunda y por qué ".

Un mes, Un avión Cinco instrumentos

El equipo de CPEX planea registrar de 10 a 16 vuelos en junio para un total de aproximadamente 100 horas de vuelo. el tiempo lo permite. Esperan registrar toda la evolución de las tormentas convectivas, desde el nacimiento hasta la decadencia. Volarán en cualquier dirección en la que el clima parezca más prometedor, ya sea el Golfo de México, el Caribe o el Océano Atlántico occidental. Los datos más interesantes deberían llegar cuando el avión pueda penetrar una convección profunda pero moderada sin la amenaza de un rayo. recopilar datos del interior de una tormenta o un sistema de tormentas.

Los cinco instrumentos de la NASA están volando juntos como grupo por primera vez:

1. AMANECER, el Lidar de viento en aerosol Doppler, es una adición relativamente nueva al conjunto de herramientas de ciencias de la Tierra de la NASA que mide el perfil del viento horizontal debajo del avión. Fue desarrollado y operado por el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia. Lambrigtsen señaló que, en contraste con las sondas de caída, que recopilan datos solo de los lugares donde se dejan caer, DAWN recopila una franja de datos continuos a lo largo de la ruta de vuelo. "Es una de las medidas más importantes para comprender la convección tropical, y no estuvo disponible hasta DAWN y sensores similares entraron en escena, ", Dijo Lambrigtsen.
2. ABR-2, el radar aerotransportado de precipitación de segunda generación, mide la precipitación y el movimiento vertical dentro de las tormentas utilizando el mismo tipo de polarización dual, tecnología de doble Doppler como el radar terrestre del Servicio Meteorológico Nacional. Desarrollado y operado por JPL, APR-2 mide la lluvia o las partículas de hielo en una nube, que revelan la estructura de la nube.
3. Tres radiómetros de microondas del JPL miden lo que Lambrigtsen llama "el pan y la mantequilla de la convección":temperatura, vapor de agua, y la cantidad de líquido en las nubes:

• HAMSR, el radiómetro de sondeo MMIC (circuito integrado de microondas monolítico) de gran altitud;
• MTHP, el perfilador de temperatura y humedad de microondas
• MASC, la Sonda Atmosférica de Microondas para Cubesats. Este instrumento experimental probará la posibilidad de volar un radiómetro de microondas miniaturizado en un pequeño satélite llamado Cubesat. Los científicos de JPL evaluarán el desempeño de MASC en CPEX para hacer avanzar el instrumento a lo largo del camino hacia la preparación espacial.

El avión y la tripulación DC-8 tienen su base en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Palmdale, California.

Mejor entendimiento, Modelos mejorados

Con una carrera que se remonta a la década de 1960, Ed Zipser sabe mejor que nadie cómo un buen conjunto de datos de la investigación de campo puede mejorar la comprensión de la atmósfera y mejorar la precisión de los modelos meteorológicos y climáticos. "Sabemos desde la década de 1970 que la clave para un pronóstico exitoso es poder comprender y tratar el papel de la convección, ", dijo." Hemos avanzado mucho, pero ninguno de los tratamientos modelo de la convección es algo que se pueda llamar perfecto. Necesitamos observar mejor y comprender más. CPEX es una oportunidad muy interesante para aprender más sobre la convección y su evolución ".