Een missie om winden diep in orkanen te onderzoeken, waar de meeste satellieten niet kunnen zien en weinig vliegtuigen zich wagen, ondanks een onverwacht obstakel in verband met de spanningen in het Midden-Oosten tekenen van succes vertoont.

Een constellatie van acht microsatellieten heeft gegevens verzameld die - indien opgevouwen in de weermodellen van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) - de voorspellingen van verschillende recente orkanen hadden kunnen verscherpen, inclusief Michaël, een storm van categorie 5 die vorig jaar Florida trof. "We krijgen eindelijk dingen die er echt nuttig uitzien, " zegt Frank Marks, die orkaanonderzoekers leidt die de gegevens onderzoeken bij NOAA's Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (AOML) in Miami, Florida. Maar de vooruitgang was zwaar bevochten voor wetenschappers op NASA's $ 157 miljoen Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), die vorige week de eerste resultaten besprak tijdens een vergadering, net toen een ander Atlantisch orkaanseizoen begon.

Met zijn vloot van satellieten die de tropische oceanen doorkruisen, CYGNSS kan door de dikke wolken van cyclonen heen kijken. De satellieten verzamelen radiosignalen die worden uitgestraald door standaard GPS-bakens nadat ze van het oceaanoppervlak zijn weerkaatst. De reflecties worden beïnvloed door de ruwheid van de zee, wat afhangt van de windsnelheid. Maar een maand na de lancering in december 2016, het team merkte dat de GPS-signalen wankelden. "We gingen ervan uit dat ze constant zijn, " zegt Christopher Ruf, hoofdonderzoeker van CYGNSS en een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Michigan in Ann Arbor. 'En dat zijn ze niet.'

Het Amerikaanse leger beheert het GPS-systeem, en in januari 2017, het begon de radiokracht op 10 van zijn GPS-satellieten te vergroten toen ze over een brede regio in het noorden van Syrië vlogen. Het vermogen neemt toe, die storing kunnen voorkomen, zonder waarschuwing zijn teruggekeerd, elk duurt enkele uren. "Het is een ondoorzichtige situatie, blijkbaar, omdat het een geheime militaire situatie is, " zegt Ruf. De schommelingen interfereren niet met andere wetenschappelijke toepassingen van GPS. Maar ze verwierpen de metingen van harde wind door het sterrenbeeld met 5 meter per seconde of meer - het verschil tussen een orkaan van categorie 2 en categorie 3.

Na 2 jaar werken, het CYGNSS-team heeft dit gecompenseerd door zijn satellieten on-the-fly te herprogrammeren. De satellieten dragen grote antennes om gereflecteerde GPS-signalen op te vangen, maar ze hebben ook kleine antennes die directe GPS-signalen ontvangen, voor het volgen van tijd en locatie. Het team gebruikte de kleine antennes om de signaalsterkte van de GPS-satellieten te meten, waardoor het mogelijk is om de windsnelheidsmetingen te corrigeren. "Het werkt, ' zegt Ruf. 'We zijn het al een aantal maanden aan het testen.'

Zelfs vóór die reparatie, de windgegevens waren goed genoeg om enkele orkaanvoorspellingen te verbeteren, zegt Bachir Annane, een atmosferische wetenschapper bij AOML. In het geval van Michaël, NOAA's voorspellingsmodellen faalden, Annane zegt:Ze voorspelden dat het te ver naar het westen zou volgen, dicht bij Alabama in plaats van Florida, en onderschatte zijn woeste winden. Toen hij de modellen opnieuw liet draaien met CYGNSS-winden, Annane ontdekte dat het voorspelde vroege spoor en de intensiteit van de storm dichter bij de werkelijkheid bleven. De windgegevens zouden de baanvoorspellingen voor twee andere recente orkanen hebben verbeterd, Harvey en Irma, ook, hij zegt.

De satellieten geven wetenschappers ook een beeld van de winden die ten grondslag liggen aan de Madden-Julian-oscillatie, een grote cluster van stormen die zich periodiek vormt in de Indische Oceaan en rond de evenaar marcheert, het wereldwijde weer beïnvloeden. "Onder de regen kijken was een grote aantrekkingskracht voor ons, " zegt Eric Maloney, een atmosferische wetenschapper aan de Colorado State University (CSU) in Fort Collins, omdat wetenschappers lang hebben gedebatteerd over wat de stormen voedt. Vorige week tijdens de CYGNSS-bijeenkomst, Bohar Singh, een atmosferische wetenschapper die samenwerkt met Maloney bij CSU, beschreef bewijs van CYGNSS dat aanhoudende winden de verdamping van de oceaan stimuleren onder een 3000 kilometer brede reeks regenbuien, hen in stand houden. Die bevinding kan wetenschappers helpen voorspellen hoe de stormgordel zal veranderen in een warmer klimaat, zegt Maloney.

Na een paar aanpassingen, CYGNSS kan nu naar land kijken, te. De antennes vangen tekenen van bodemvocht op, zegt Clara Chew, een teledetectie-hydroloog bij de University Corporation for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. Hoewel niet zo capabel als een enkele speciale satelliet, De meerdere satellieten van CYGNSS voeren frequentere metingen uit, wat zou kunnen helpen om overstromingsrisico's te monitoren en te volgen hoe verschillende bodems regen vasthouden. "Je kunt beginnen te kwantificeren hoe lang de bodem zich herinnert, "zegt Kauw.

NOAA-wetenschappers hopen dat de nieuwe GPS-fix het volledige potentieel van de microsatellieten voor het onderzoeken van stormen zal ontketenen. misschien onthullend nieuwe inzichten in waarom sommige orkanen plotseling intensiveren. NOAA zal waarschijnlijk de CYGNSS-gegevens niet gaan gebruiken in zijn routinevoorspellingen, zegt Mark. De satellieten zijn niet van het weerbureau, en het is onwaarschijnlijk dat ze langer dan 7 jaar meegaan voordat ze falen. Maar hij denkt dat hun succes tegen de verwachtingen in zou kunnen helpen NOAA te overtuigen om zijn eigen constellatie voor windmonitoring te lanceren.