Algunas grandes ideas nacen de años de minuciosa investigación. Otros se extraen de la trama de la película "Twister".

Esto último es cómo Paul Markowski, profesor de meteorología, e Yvette Richardson, profesor de meteorología y decano asociado de educación de pregrado, Penn State College of Earth and Mineral Sciences, establecer un rumbo para crear y lanzar sondas en tormentas para, como ellos lo dicen, "revolucionará nuestra comprensión de cómo se forman los tornados".

En "Twister, "Las sondas se lanzan a una tormenta usando el control de crucero para conducir un camión lleno de sensores hacia un tornado. Los investigadores de Penn State, buscando llenar un vacío en los datos termodinámicos capturados dentro y alrededor de las tormentas, Comenzó a buscar formas de idear algo similar.

Usando un par de globos de helio, Scott Richardson, investigador asociado senior en meteorología y ciencias atmosféricas, ideó un sistema de administración de bajo costo para sondas disponibles comercialmente. La sonda de 13 gramos utiliza dos globos para alcanzar la altitud antes de que un globo sea arrojado de forma remota. permitiendo la sonda, llevado por el globo restante, a la deriva con los vientos.

Cada dispositivo es capaz de medir la temperatura, humedad, presión y ubicación GPS en tiempo real. Los investigadores pueden rastrear hasta 34 sondas, aunque ese número aumenta a cientos en el prototipo de sonda más reciente.

"En 'Twister, 'sondas fueron levitadas por un tornado, ", Dijo Markowski." Simplemente flotamos las sondas sobre el suelo y el campo de viento interno de la tormenta las atrae. Si tiene el tipo correcto de tormenta y el lanzamiento desde un área sensible, es difícil pasarlo por alto ".

En Mayo, Markowski e Yvette Richardson, armado con docenas de sondas y tres tanques de helio de 175 libras amarrados al piso de una camioneta de pasajeros, Pasé una semana viajando 2, 200 millas, persiguiendo tormentas en las Grandes Llanuras para probar los dispositivos. Allí, tuvieron varios lanzamientos exitosos en tormentas de supercélulas, el precursor más probable de un tornado, incluidos lanzamientos cerca de Mannsville, Oklahoma, y Gove City, Kansas, , donde más de 20 sondas pasaron por cada una de las tormentas durante unos 90 minutos, recopilar datos que anteriormente solo se habían estimado mediante modelos informáticos.

"Nos hubiera encantado haber volado más, pero esa es la cantidad que podríamos inflar en ese período de tiempo, "Tuvimos suerte de que la tormenta avanzara lentamente", dijo Markowski.

Mientras Markowski e Yvette Richardson llenaron y ataron globos a las sondas a unos tres minutos por clip, en medio de la lluvia y los fuertes vientos en un campo, tenían un pensamiento recurrente mientras los dispositivos se elevaban hacia el cielo:¿funcionará esto siquiera?

"Aunque habíamos planeado con anticipación tanto como fuera posible, existía el riesgo de que no funcionara, "dijo Yvette Richardson.

Pero funcionó. Cálculos para determinar los mejores puntos de lanzamiento, hecho en Penn State por Shawn Murdzek, un investigador de pregrado, demostró ser eficaz y las sondas se dispersaron de manera eficiente y uniforme.

Con radar, Los meteorólogos tienen una visión amplia del campo de viento de una tormenta, pero saben poco sobre cómo las fuerzas asociadas con la temperatura y la presión pueden cambiar ese viento. Esta investigación tiene como objetivo explicar por qué evolucionan los vientos y qué provoca la formación de tornados.

"Los radares nos están dando lo que hacen los vientos y estas sondas nos dicen cómo se ve el patrón de temperatura en relación con el viento, ", Dijo Yvette Richardson.

El siguiente paso será vincular los datos de temperatura recién descubiertos con los datos del viento del radar para comenzar a buscar patrones. Conocer esta relación podría ayudar a los pronosticadores a predecir mejor si una tormenta de supercélulas se convertirá en un tornado.

"Conocer la termodinámica dentro de una tormenta nos ayuda a evaluar nuestras teorías sobre cómo se forman los tornados, ", Dijo Yvette Richardson." Ahora mismo, todos se basan en nuestras suposiciones de cómo se ven a partir de modelos numéricos o de las observaciones que tenemos de los automóviles que circulan bajo una tormenta. Sabemos cómo varía la temperatura a lo largo del suelo, pero no por encima de eso. Esta investigación agrega ese eslabón perdido ".

Ahora que saben que funciona el siguiente paso es subir la apuesta.

Los investigadores están trabajando con una empresa que está desarrollando un prototipo mucho más ligero, que reducirá el tamaño de los globos, reduciendo los tiempos de llenado y aumentando la probabilidad de que sean absorbidos por una tormenta. Otras opciones, como globos que se pueden inflar por adelantado, también están siendo perseguidos.

Pronto Markowski e Yvette Richardson regresarán a las Grandes Llanuras con más manos y las sondas actualizadas.

"Realmente queremos que nuestros estudiantes salgan a la luz. Sería genial para ellos y también nos daría más manos, ", Dijo Markowski." Creo que vas a escuchar mucho sobre esto en los próximos cinco años. Nos gustan las tendencias. Encendedor, menor, más sondas que se puedan rastrear. Realmente todas las estrellas se están alineando para mejorar nuestra comprensión de las tormentas y tornados ".

Temprano, Markowski e Yvette Richardson soñaron con los esfuerzos para entregar sondas a las tormentas. En las primeras etapas del esfuerzo, se asociaron con Jack Langelaan, profesor asociado de ingeniería aeroespacial, y el estudiante de doctorado en ingeniería aeroespacial John Bird, utilizar cohetes para lanzar sondas en paracaídas que podrían ser arrastradas hacia las tormentas. El equipo también incluía a Mike Hickner, quién tenía la tarea de mejorar la biodegradabilidad de las sondas, atenuar el impacto ambiental.

En su búsqueda de este sistema de entrega de alta tecnología, Markowski e Yvette Richardson comenzaron a buscar opciones que pudieran hacer despegar su investigación. Después de años de lluvia de ideas, el enfoque de dos globos surgió como la solución más lista para el campo. Sin embargo, muchos de los objetivos de la colaboración original, como crear dispositivos biodegradables a bajo costo, permanecer.

"Por último, se necesita comprensión para hacer mejores advertencias al público, ", dijo Markowski." Para mejorar las advertencias, necesita una mejora en la tecnología, una mejora en la comprensión básica, o ambos. Los científicos suelen estar en el negocio de mejorar la comprensión en lugar de mejorar la tecnología, pero este proyecto que involucró tanto a científicos como a ingenieros nos dio la oportunidad de hacer ambas cosas ".