Elke minuut telt als het gaat om het voorspellen van zwaar weer. Het combineren van gegevens van geavanceerde geostationaire satellieten en traditionele weerradar creëerde een pad naar eerdere, nauwkeurigere waarschuwingen, volgens Penn State-onderzoekers die supercelstormen in het Midwesten bestudeerden.

"We weten dat satellieten een voordeel hebben bij het eerder produceren van voorspellingen, en radar heeft meer vertrouwen in waar wolken zouden moeten zijn en waar onweer zich zal verplaatsen, " zei Yunji Zhang, assistent-onderzoeksprofessor in meteorologie en atmosferische wetenschappen aan Penn State. "De vraag was of deze twee soorten observaties elkaar zouden aanvullen als ze samen werden gecombineerd. We ontdekten, voor ten minste één zware weersgebeurtenis, het gelijktijdig assimileren van satelliet en radar leidt tot de beste voorspellingen."

Gegevensassimilatie is een statistische methode die wordt gebruikt om een ​​zo nauwkeurig mogelijk beeld te schetsen van de huidige weersomstandigheden, belangrijk omdat zelfs kleine veranderingen in de atmosfeer kunnen leiden tot grote verschillen in voorspellingen in de tijd.

De wetenschappers assimileerden satelliet- en radargegevens afzonderlijk en gelijktijdig om te zien welke combinatie het beste de omstandigheden kon nabootsen tijdens een groot stormsysteem dat Wyoming en Nebraska in 2017 trof. De beste resultaten kwamen van het combineren van infraroodhelderheidstemperatuurwaarnemingen van satellieten, en radiale windsnelheidswaarnemingen van radar, de wetenschappers gerapporteerd in het tijdschrift American Meteorological Society Maandelijkse weerbeoordeling .

"Onze resultaten suggereren dat elke sensor unieke informatie over de storm geeft, " zei David Stensrud, hoofd van de afdeling Meteorologie en Atmosferische Wetenschappen in Penn State. "Hoewel deze resultaten moeten worden geëvalueerd in een groot aantal gevallen, ze wijzen op een pad voorwaarts dat de doorlooptijden voor zware weersomstandigheden zou kunnen verlengen, daardoor betere informatie aan het publiek verstrekken wanneer zwaar weer toeslaat."

De onderzoekers waren eerder de eersten die gegevens gebruikten van de nieuwe Amerikaanse Geostationary Operational Environmental Satellite, GOES-16, om zware onweersbuien te voorspellen via de all-sky radiance-methode.

De all-sky methode, ontwikkeld door Penn State's Center for Advanced Data Assimilation and Predictability Techniques, kan gegevens assimileren van alle weersomstandigheden, inclusief bewolkte en regenachtige luchten. Voorspellingen waren voorheen gebaseerd op waarnemingen bij heldere hemel, vanwege uitdagingen bij het diagnosticeren van de complexe fysieke processen binnen clouds, zeiden de wetenschappers.

Instrumenten op GOES-16 kunnen onweerswolken zien terwijl ze zich vormen, tientallen minuten eerder dan traditionele Doppler-radar, die stormen pas waarneemt nadat de regen begint te vallen, zeiden de wetenschappers. Satellieten kunnen ook belangrijke omgevingscondities detecteren, zoals hoeveel waterdamp er in de lucht zit.

Maar satellieten hebben ook beperkingen. Diezelfde infraroodsensoren kunnen alleen de toppen van wolken scannen en missen mogelijk details over wat er onder gebeurt. Doppler-radarobservaties bieden 3D-scans van de stormen, wat leidt tot nauwkeurigere informatie over de structuur van de storm en mogelijk minder valse alarmen, volgens de onderzoekers.

De wetenschappers ontdekten dat ze de waarschuwingstijden met maximaal 40 minuten konden verlengen, die de bevindingen van hun eerdere werk ondersteunt. Volgens de onderzoekers is huidige waarschuwingstijden voor tornado's gemiddeld ongeveer 14 minuten.

"Stel dat je zwaar weer hebt op weg naar een voetbalwedstrijd of een groot evenement, "Zei Zhang. "Als u een langere doorlooptijd van de prognose van 20 tot 40 minuten kunt hebben, je hebt meer tijd om te evacueren. Ik geloof dat er meer mensenlevens kunnen worden gered door de voorspellingstijden te verlengen."