science >> Wetenschap >  >> Geologie

Hoe het Totable Tornado-observatorium werkte

De vroegst geregistreerde tornado in de geschiedenis werd door Ierse dorpelingen beschreven als een 'toren van vuur'. Bekijk meer stormfoto's. Richard Olsenius/National Geographic/Getty Images

Omdat het een natuurverschijnsel is, tornado's hebben de mensheid waarschijnlijk geplaagd zolang we op de planeet hebben gewoond. Maar het was pas in de 11e eeuw dat het vroegste verslag van een tornado werd opgetekend. Op 30 april, 1054, een twister trof het dorp Rosdalla, Ierland [bron:TORRO]. Die twister werd later door een waarnemer beschreven als een "vuurtoren" in de lucht [bron:Hare en Hamlin]. Het puinveld dat rond deze "toren" cirkelde, zag er voor de dorpelingen uit als een zwerm vogels, met een bijzonder gigantische donkere vogel - waarschijnlijk een duidelijke trechterwolk. Je kunt je de verbazing van de dorpelingen voorstellen toen deze gigantische vogel een eik ontwortelde en "in zijn klauwen droeg" [bron:Joyce].

Storm-afbeeldingengalerij

Overuren, wetenschappers namen de last van het begrijpen van tornado's over van de ruggen van dorpelingen naar hun eigen land. We weten meer over tornado's dan voorheen; we weten nu dat het geen torens van vuur zijn, bijvoorbeeld. Maar de wetenschap heeft nog steeds veel vragen over hoe en waarom tornado's ontstaan. Het is bekend dat tornado's ontstaan ​​uit supercellen -- onweersbuien die bezitten mesocyclonen (roterende opwaartse luchtstromen). Het zijn deze opwaartse stromingen die tornado's kunnen doen ontstaan. Hoe dit precies gebeurt, en waarom slechts enkele supercellen tornado's produceren, blijft een mysterie.

Dit minder dan volledige begrip komt niet voort uit een gebrek aan proberen. Het probleem is, om een ​​tornado echt te begrijpen, je moet er naar binnen kijken. Van slechts twee mensen is bekend dat ze getuige zijn geweest van de binnenkant van een tornado en erover hebben kunnen vertellen. Geen van beide, helaas, bezit van meetapparatuur.

Een persoon beladen met weergevoelige instrumenten op het pad van een tornado zetten is onethisch, zelfs als het resultaten oplevert:mensen zijn kwetsbaar. Vijfenvijftig gallon drums, anderzijds, zijn veel steviger. Het was precies dit soort redenering dat het leven schonk aan: TOTO , de Totable Tornado Observatorium .

In dit artikel, je zult ontdekken hoe TOTO werkte, waarom het uiteindelijk niet werkte en een deel van de technologie waartoe het leidde. Ontdek op de volgende pagina over de creatie van TOTO.

Inhoud
  1. TOTO's ontwerp
  2. Waarom TOTO niet werkte
  3. De erfenis van TOTO
  4. Totable Tornado Observatorium:Opmerking van de auteur
  5. Totable Tornado Observatorium:Cheatsheet

TOTO's ontwerp

Een foto van TOTO op een idyllische dag zonder wolkje in zicht. NOAA/OAR/ERL/Nationaal laboratorium voor zware stormen

De Verenigde Staten hebben bijna exclusieve geografische rechten op tornado-activiteiten. Een ongewoon weerfenomeen dat bekend staat als a droge lijn kan worden gevonden in de breedterichting ten oosten van de Rocky Mountains door de Central Plains. Het is goed voor de beruchte Tornado Alley die zich uitstrekt van Texas tot North Dakota en in oostelijke richting naar Ohio schiet. Deze dryline scheidt droge lucht van vochtige lucht, en wanneer de twee soorten lucht zich vermengen, langs deze grens ontstaan ​​onweersbuien. Deze stormen kunnen het bizar hoge aantal tornado's veroorzaken dat de VS elk jaar meemaken, veel meer dan enige andere regio in de wereld ziet. Japan, bijvoorbeeld, ervaart een gemiddelde van 20,5 tornado's per jaar, terwijl India jaarlijks 0,5 krijgt [bron:Weather Doctor]. Centraal-Europa ziet er ongeveer 10 per jaar, en Canada organiseert jaarlijks gemiddeld 80 twisters [bron:Max Planck Institute, CBC]. De Verenigde Staten, daarentegen, wordt geraakt met ongeveer 1, 200 tornado's per jaar [bron:Washington Post].

Gewapend met deze gegevens, het zou geen verrassing moeten zijn dat Amerikaanse meteorologen op het idee kwamen van een weermeetapparaat dat in het pad van een tornado zou kunnen worden geplaatst. 1979, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) onderzoekers Dr. Alan Bedard en Carl Ramzy bouwden het TOtable Tornado Observatory (dat het paar TOTO noemde naar Dorothy's hond in "The Wizard of Oz"). Twee jaar later, het zou het eerste door de mens gemaakte weergevoelige apparaat zijn dat opzettelijk in het pad van een naderende tornado wordt geplaatst.

TOTO was naar huidige maatstaven een vrij primitief apparaat. Bedard en Ramzy gebruikten een metalen trommel van 55 gallon als de schaal waarin de gevoelige weerapparatuur was verzegeld. Deze apparatuur bestond uit een anemometer (een apparaat dat de windsnelheid meet met een reeks gespaakte armen of kopjes bovenop een paal), thermometer, atmosferische manometer en dauwpuntsensor [bron:NOAA]. De gegevens die van al deze instrumenten werden verzameld, werden geregistreerd, die later kunnen worden opgehaald en geanalyseerd [bron:Tornado Project].

Meteorologen verzamelden de gegevens van de klimatologische omstandigheden rond en in tornado's in computermodellen. Deze modellen zouden op hun beurt kunnen worden gebruikt om supercelonweersbuien te analyseren toen ze zich ontwikkelden om te bepalen of de omstandigheden die nodig waren om tornadische activiteit te produceren aanwezig waren. De door TOTO geproduceerde informatie kan meteorologen helpen tornado's beter te begrijpen, waardoor ze het publiek vroegtijdig kunnen waarschuwen en hopelijk levens kunnen redden.

Alles verteld, TOTO woog 400 pond (181 k) [bron:PBS]. Zo'n omvangrijk pakket vroeg om een ​​op maat gemaakte pick-up truck om het te vervoeren. Wanneer u naar een site wordt gebracht, TOTO kon van een helling worden gerold en in ongeveer 30 seconden rechtop op zijn plaats worden gehesen. Sinds TOTO ouder was dan GPS-navigatie (Global Positioning Satellite), de handlers moesten een kompas gebruiken om de markeringen op de loop naar het ware noorden te oriënteren om als basislijn voor metingen te dienen. Daarna, TOTO was klaar voor actie. Het enige dat nodig was, was een tornado op maat.

TOTO kreeg een paar keer zijn kans. Maar wat in theorie werkt, werkt niet altijd in de praktijk. Ontdek op de volgende pagina waarom TOTO niet in het veld werkte.

Waarom TOTO niet werkte

Het gevaar dat ontstaat door mensen voor tornado's te plaatsen (zoals deze in Dimmit, Texas, in 1992) om TOTO te implementeren, is een van de redenen waarom het apparaat uiteindelijk met pensioen is gegaan. Harald Richter/AFP/Getty Images

Vandaag, mensen die professioneel of voor de lol stormen achtervolgen en bestuderen, gebruiken internet en laptops om ze te volgen. Vóór de komst van on-demand, realtime informatie, stormjagen was veel meer een raadspel. Iedereen die wilde zetten, zeggen, een trommel van 55 gallon gevuld met zeer gevoelige meteorologische apparatuur in het pad van een tornado werd gedwongen om minutenoude informatie te gebruiken die werd uitgezonden door weerstations en de lokale media op de radio. Een stormjager moest ook een beetje intuïtie en zijn of haar ervaring met het zien van stormen uit de eerste hand gebruiken om te voorspellen welke stormcel een tornado zou veroorzaken en welke niet.

Dit was een van de twee belangrijkste problemen die inherent zijn aan TOTO en die duidelijk werden in het veld. Om TOTO direct in het pad van een naderende tornado te plaatsen, was een astronomische hoeveelheid geluk nodig; de kans op een perfecte plaatsing was beslist laag. Het andere probleem dat TOTO presenteerde, was het gevaar dat het opleverde. Het uitladen en opzetten van TOTO heeft misschien maar 30 seconden geduurd, maar dat kan lang duren als een twister op je afkomt -- dat is 30 seconden minder dan de onderzoekers moesten ontsnappen. En ondanks TOTO's 400 pond (181 k), een tornado zou het apparaat mogelijk mee kunnen nemen voor een ritje, TOTO transformeren van een goedaardig hulpmiddel van de wetenschap in een vliegende ton van de dood. (Grotere dingen zijn meegesleurd door twisters. In mei 1949 in Oklahoma, 13 stuks vee werden weggevoerd door een tornado [bron:Tornado Project].)

Al deze zorgen waren theoretisch totdat TOTO in het voorjaar van 1981 in dienst werd genomen over de Central Plains. Toen werden de zorgen bevestigd. TOTO's ingenieurs, Bedard en Ramzy, hun creatie overhandigden aan Dr. Howard Bluestein, een professor in meteorologie aan de Universiteit van Oklahoma. Van april tot juni van elk jaar van 1981 tot 1983, Bluestein en enkele van zijn studenten jaagden op stormen en plaatsten TOTO waar ze dachten dat een tornado het meest waarschijnlijk zou passeren [bron:PBS].

Bluestein bevestigde zowel het gevaar als de onwaarschijnlijkheid van het succes van TOTO. Hij plaatste het nooit met succes op een plek die dichtbij genoeg was om gegevens van een tornado te verzamelen. En hij zag uit de eerste hand hoe gevaarlijk TOTO kon zijn. Tijdens een stormjacht in 1982, Bluestein en zijn team hadden een nauw contact met een tornado waar ze voor probeerden te komen om het apparaat op zijn pad te plaatsen [bron:PBS]. Na 1983, hij droeg TOTO over aan het National Severe Storm Laboratory, een onderzoekslaboratorium aangesloten bij de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). De NSSL was de enige groep die TOTO ooit met succes in het pad van een naderende twister heeft geplaatst.

Op 29 april, 1985, NSSL-onderzoekers Steve Smith en Lou Wicker kozen de juiste plaats om TOTO te situeren, buiten Ardmore, Ark. Een zwakke tornado raasde langs het apparaat, het onthullen van een ander defect van TOTO's concept en ontwerp:het had een hoog zwaartepunt. Toen de tornado voorbijging, TOTO werd op zijn zij geslagen, de instrumenten beschadigen. Na zijn dichtste penseel met het vervullen van zijn oorspronkelijke doel, TOTO werd nog twee jaar tevergeefs ingezet.

TOTO werd in 1987 buiten dienst gesteld. Het is te zien in de lobby van de National Weather Service in Norman, oke., bezoekers begroeten [bron:NOAA]. Maar TOTO liet een onvervulde behoefte achter om waardevolle gegevens over tornado's te verzamelen door ze frontaal aan te pakken. In dat opzicht, TOTO heeft een erfenis achtergelaten. Lees de volgende pagina om meer te weten te komen over de nakomelingen van TOTO.

De erfenis van TOTO

Een Doppler on Wheels (DOW)-truck zoekt in de lucht van Okalahoma naar tornado-activiteit. DOW kan zijn afstamming terugvoeren naar TOTO. Jim Reed/Getty Images

Rond de tijd dat de inzet van TOTO afliep, andere technologieën die voortbouwden op het concept van TOTO maakten zich op. De eerste technologie die de gevaarlijke taak overnam om in het pad van een naderende twister te worden geplaatst, was de schildpad . Deze kleine, ronde apparaten zien eruit als wieldoppen en werden voor het eerst in 1986 het veld ingestuurd [bron:Tornado Project]. Instrumentatie vergelijkbaar met die geïnstalleerd in TOTO was weggestopt in schildpadden om atmosferische druk te registreren, vochtigheid en temperatuur. Bovendien, de schildpad maakte de sprong naar digitaal, waardoor kleinere instrumenten nauwkeurigere metingen kunnen produceren.

Omdat schildpadden klein zijn, ze kunnen in een gebied worden ingezet, waardoor de kans groter wordt dat iemand door een twister wordt gepasseerd. In mei 1988, een schildpad werd getroffen door een tornado in Oklahoma, maar tegen de tijd dat de onderzoekers het terugvonden, er is geknoeid met het apparaat, ogenschijnlijk door een nieuwsgierig mens [bron:Tornado Project].

Ook andere toestellen volgden in de voetsporen van TOTO. Dillocams en OZ (Observation Zero) zijn beide ontworpen om in het pad van een tornado te worden geplaatst. Beide zijn uitgerust met videocamera's om zichtbare gegevens van de omstandigheden in een twister vast te leggen. slakken , lijkt qua uiterlijk op schildpadden, zijn uitgerust met seismische sensoren om te bepalen of tornado's trillingen produceren die in de grond voelbaar zijn wanneer ze passeren. Onderzoekers hoopten dat een systeem voor vroegtijdige waarschuwing zou kunnen worden geproduceerd met behulp van seismische sensoren die al worden gebruikt voor het detecteren van aardbevingen, een systeem dat nog in ontwikkeling is [bron:MSFC].

Al deze apparaten, zoals TOTO, een mislukking hebben, echter. Elk is een eenmalige deal. De optimale tornado-meetapparatuur zou een combinatie zijn van TOTO's draagbaarheid en geavanceerde instrumenten van een weerbureau.

Met de komst van Doppler-radar, dit werd mogelijk. Dopplerradar gebruikt radiogolven om de dichtheid te bepalen, richting en neerslag van een storm. Een storm die in de richting van de radar beweegt, zendt radiogolven met een hogere frequentie terug naar de antennes die golven veroorzaken en accepteren. Een storm die zich van een antenne verwijdert, keert terug in een lagere frequentie [bron:USA Today]. Dopplerradar kan zulke grote hoeveelheden informatie over een storm oppikken dat deze gegevens kunnen worden omgezet in een 3D-weergave ervan. Meteorologen kunnen nu in een storm kijken om de kenmerken ervan te onderzoeken, alsof het hagel produceert of een mesocycloon bezit.

De Doppler op wielen (DOW) project van het Centre for Severe Weather Research en de Electra Doppler-radar (ELDORA) project van het National Center for Atmospheric Research waren de eersten die Doppler meenamen. DOW is een Doppler-antenne die op de achterkant van vrachtwagens is gemonteerd, en ELDORA is een propvliegtuig uitgerust met een antenne. Beide werden gebruikt in het VORTEX-project, misschien wel het eerste mobiele tornado-project dat significante gegevens produceert. In juni 1995, VORTEX volgde stormen in Texas per vliegtuig en vrachtwagen, het verzamelen van gegevens van bovenaf en rond de storm en het verstrekken van nieuwe onbewerkte informatie aan meteorologen die kan worden gebruikt om te voorspellen wanneer en waar tornado's zullen plaatsvinden [bron:UCAR].

Hoewel TOTO misschien nog nooit een enkele nauwkeurige meting van een tornado heeft gedaan, het unieke apparaat hielp de weg vrijmaken voor een grondig begrip van tornado's, die torens van vuur in de lucht.

Voor meer informatie over tornado's en andere gerelateerde onderwerpen, bezoek de volgende pagina.

Totable Tornado Observatorium:Opmerking van de auteur

Josh Clark, Stafschrijver HowStuffWorks 2009

Ik weet niet meer hoe ik de opdracht kreeg om over het Totable Tornado Observatorium te schrijven. Ik herinner me dat het heel snel inzakte, na een klein beetje vooronderzoek, dat ik zoiets als een ode eraan had gezien in de film 'Twister'. Ik vond het een interessant eerbetoon en gaf de film wat meer gewicht. In vrij korte tijd, Hoewel, Ik ben het echte verhaal van TOTO meer gaan waarderen.

de toevallige, aanrecht inclusief ontwerp van de TOTO dat deze hoogopgeleide meteorologen zelf moesten bedenken was bijna komisch. Dit ding kan een manometer gebruiken, Ik kan me een meteoroloog voorstellen die zegt. "We zullen, zet er een in, " Ik hoorde een ander antwoorden. En de naam, zelf een eerbetoon aan "The Wizard of Oz, " verlichtte echt de vage lijn tussen hobbyist en wetenschapper in de stormjagende gemeenschap, die ik ben gaan respecteren.

En ik herinner me ook dat ik tot het besef kwam dat de makers van TOTO op een gegeven moment tot het volgende kwamen:hoe gaan ze het observatorium precies op het pad van een tornado krijgen? Deze bleek erg interessant en leuk om te schrijven.

bronnen

  • grotere staf, Micheal I. The Shared Mobile Atmospheric Research and Teaching Radar." National Atmospheric and Oceanic Administration. http://www.nssl.noaa.gov/projects/smartradars/pubs/SR-BAMS.pdf
  • Fahrenthold, David A. "Meer tornado's, of gewoon beter volgen?" Washington Post. 21 mei 2008. http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2008/05/20/AR2008052001600.html
  • Goede Win, Ellis. "Nieuw weerproject kan tornado's beter volgen." The Daily Oklahoma. 26 februari 2008. http://www.nssl.noaa.gov/news/headlines/2008/toto.html
  • Haas, Michael en Hamlin, Ann. "De studie van vroege architectuur in Ierland." Archeologie Data Service. http://ads.ahds.ac.uk/catalogue/adsdata/cbaresrep/pdf/060/06012003.pdf
  • Hoadley, David. "Chase 1985:april - de toppen en de dalen." Stormbaan. 31 mei 1985. http://www.stormtrack.org/archive/0844.htm
  • Willems, Jac. "Doppler-radar is een belangrijk voorspellingsinstrument." USA Today weerboek. 28 oktober 2005. http://www.usatoday.com/weather/wdoppler.htm
  • "Een dag uit het leven van een stormjager." PBS. 1997. http://www.pbs.org/wgbh/imax/life.html
  • "Een toren van vuur in de lucht, "van Joyce, PW "De wonderen van Ierland." 1911. http://www.libraryireland.com/Wonders/Steeple-Fire-Air.php
  • "Kunnen orkanen of tornado's zich in Europa ontwikkelen?" Max-Planck-Institut für Meteorologie. http://www.mpimet.mpg.de/en/presse/faq-s/kann-es-in-europa-hurrikane-oder-tornados-geben.html
  • "Doppler op wielen." Centrum voor Onderzoek naar Ernstig Weer. http://www.cswr.org/dow/DOW.htm
  • "Vroegste tornado en waterhoos." Tornado en Storm Research Organisatie. http://www.torro.org.uk/TORRO/research/whirlextreme.php
  • "NASA-technologie geeft een nieuwe draai aan vroege detectie van twisters." Marshall Space Flight Center. April 1997. http://techtran.msfc.nasa.gov/new/tornado.html
  • "De TOTO-startpagina." Nationale Oceanische en Atmosferische Administratie. http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/toto.htm
  • "Dingen die opzettelijk in het pad van een naderende tornado zijn geplaatst (al dan niet succesvol)." Tornado-project. http://www.tornadoproject.com/cellar/curiosity.htm
  • "Wat doe je met een tornado als je hem eenmaal hebt achtervolgd? Kijk erin." University Corporation voor Atmosferisch Onderzoek. 10 april 2000. http://www.ucar.edu/communications/highlights/1996/programs.html

Totable Tornado Observatorium:Cheatsheet

Dingen die u moet weten

  • Vanwege een ongewoon fenomeen dat bekend staat als dryline, de Verenigde Staten is bijna het exclusieve decor voor tornado-activiteit in de wereld.
  • 1979, twee NOAA-wetenschappers vulden een stalen vat van 208 liter met thermometers, manometers, een anemometer en een dauwpuntsensor. Dit was de eerste TOTO.
  • TOTO woog 400 pond (181 kilogram) maar kon in 30 seconden worden ingezet.
  • Na zes jaar van bijna-ongevallen en één schot in de roos, TOTO is uit dienst genomen en zit in de lobby van het National Weather Service-gebouw in Norman, oke.

Nutsvoorzieningen, Test je kennis met deze quizzen!

  • De ultieme thermometerquiz
  • Feit of Fictie:Tornado Quiz
  • Feit of Fictie:Orkaan Quiz
  • De ultieme regenboogquiz

Bekijk deze fotogalerijen!

  • Stormfoto's
  • Bliksembeelden
  • Regenboog Foto's

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Plant: definitie, evolutie, taxonomie
  2. Insect Compound Eye vs. Human Eye
  3. De controverse over het menselijk brein Nieuwe cellen maken
  4. De hoogste partiële zuurstofdruk in de bloedsomloop
  5. Eetbaar diercelproject met Candy
  6. Celstructuur van een dier
  7. Welk enzym voegt nucleïnezuren toe aan de DNA-keten?
  8. Difference Between Mutation & Genetic Drift
  9. Wat gebeurt er met een diercel wanneer deze zich in een hypotone oplossing bevindt?

Wetenschap