Sneeuwstormen kunnen grote schade aanrichten in de Verenigde Staten, maar vooral aan de oostkust. Sneeuw is de minst begrepen vorm van neerslag, met grote sneeuwstormen tot de moeilijkste weersomstandigheden om te voorspellen. Toch vertrouwen mensen op deze voorspellingen om veilig te blijven, reisroutes plannen en beslissen of scholen of bedrijven sluiten.

Om grote, storende sneeuwstormen, een atmosferische wetenschapper van de Universiteit van Washington zal deze winter een veldcampagne van de NASA leiden om door grote sneeuwstormen langs de oostkust te vliegen. Het multi-institutionele team zal sneeuw observeren terwijl deze zich in wolken vormt om te helpen met satellietmonitoring van sneeuwval en uiteindelijk om de voorspellingen te verbeteren.

"In een grote sneeuwstorm, de sneeuw is niet gelijkmatig verdeeld. Sommige plaatsen worden echt gehamerd, maar anderen, zelfs dichtbij krijg niet zo veel. We willen de processen erachter begrijpen, " zei hoofdonderzoeker Lynn McMurdie, een UW onderzoek universitair hoofddocent atmosferische wetenschappen.

Het NASA-onderzoek naar microfysica en neerslag voor Atlantische kust-bedreigende stormen, of IMPACTS-campagne, zal worden gebaseerd op NASA's Wallops Flight Facility aan de kust van Virginia. De zes weken durende campagne loopt van 15 januari tot eind februari 2020, met extra campagnes in dezelfde regio in de winters van 2021 en 2022.

"Winterwolken bevatten gebieden die meer sneeuw genereren, sneeuwbanden genoemd, " zei McMurdie. "We hopen te begrijpen waarom deze sneeuwbanden worden gevormd, en hoe ze evolueren met de zich ontwikkelende storm. Als we de processen in de wolken kunnen begrijpen, we kunnen beter voorspellen hoe ze de sneeuwval op de grond naar ons verdelen."

IMPACTS is de eerste veldcampagne om sneeuwstormen aan de oostkust in 30 jaar te bestuderen, en de meest uitgebreide studie van Noordoost-sneeuwstormen tot nu toe.

McMurdie leidde in 2015 een eerdere veldcampagne van NASA waarbij regen en sneeuw werden gemeten boven het Olympisch schiereiland van de staat Washington. Die inspanning was vooral gericht op regen over bergachtig terrein; deze zal zich concentreren op sneeuw, en over relatief vlakker terrein. Aan de oostkust, de combinatie van koude lucht uit Canada en vocht uit de Atlantische Oceaan kan grote sneeuwstormen veroorzaken die zich uitstrekken van Georgia tot Maine.

"In drie jaar tijd we hebben minstens zes goede stormen nodig, ' zei McMurdie. 'We verwachten veel meer, maar het zijn misschien geen goede stormen. En we willen wat redundantie om ervoor te zorgen dat alle instrumenten werken tijdens die evenementen en om te proeven van verschillende stormintensiteiten."

Twee vliegtuigen zullen waarnemingen verzamelen. Een daarvan is de hoogvliegende ER-2 die op 20 kilometer hoogte vliegt. Een enkele gespecialiseerde piloot draagt ​​een ruimtepak en vervoert zuurstof, en de brede vleugels van het vliegtuig laten het door dunnere lucht vliegen. Dat vliegtuig zal grootschalige waarnemingen van boven de wolken verzamelen.

"De instrumenten op de ER-2 zullen dezelfde zijn als degene die op satellieten worden gevlogen, "Zei McMurdie. "Maar het vliegtuig is dichter bij de aarde en we kunnen het vertellen waar het heen moet. zodat we regio's keer op keer kunnen proeven."

Het tweede vliegtuig is een P-3 onderzoeksvliegtuig dat door de wolken zal reizen, lager dan commerciële vliegtuigen, voor een hobbeligere vlucht die een close-up van sneeuwdeeltjes biedt. Instrumenten aan boord houden precies in de gaten welke soorten sneeuw zich vormen en uit de wolken vallen. De P-3 zal ook ballonnen over de oceaan laten vallen die een doos met instrumenten bevatten om de temperatuur te meten, vochtigheid en wind.

Sneeuw is een uitdaging om vanuit de ruimte te detecteren, omdat satellietmodellen ervan uitgaan dat het sneeuwkristal een eenvoudige geometrische vorm is, wat niet realistisch is. De meest bekende vorm van sneeuw, sneeuwvlokken, zijn bijzonder lastig in beeld te brengen vanuit de ruimte. Het onderste vliegtuig bevat instrumenten die individuele vlokken vanuit twee hoeken kunnen afbeelden, om ze frontaal en in profiel vast te leggen.

"Sneeuw kan honderden verschillende vormen hebben, wat wiskundig niet eenvoudig te doen is, "Zei McMurdie. "De geometrie alleen is genoeg om je door een tizzy te loodsen. Aannemen dat je sneeuw op ronde dingen lijkt, is niet wat er in de lucht gebeurt."

De P-3, dat in november werd uitgerust met de instrumenten die het tijdens deze campagne zal dragen, zal in Virginia worden gevestigd. De hoogvliegende ER-2 zal worden gevestigd in Georgië, buiten de stormcentra voor gemakkelijker opstijgen en landen. Het team hoopt stormen te observeren rond de staat New York, waaronder Long Island, waar partners grondobservaties verzamelen. De uiteindelijke vliegroutes zullen afhangen van de stormpaden die de natuur aanreikt.

In de dagen voorafgaand aan een veelbelovende storm, de missiewetenschappers brengen de vliegroutes in kaart. Afhankelijk van hoe ver de storm van Wallops Flight Facility is, die de reistijd naar de storm bepaalt, het vliegtuig kan gedurende vier tot zes uur observaties verzamelen. De campagne zal ook gebruik maken van grondinstrumenten en ballonnen om het plaatje compleet te maken.

De waarnemingen zullen worden gebruikt om te bestuderen hoe sneeuwstormen evolueren en om satellietwaarnemingen van sneeuwval te verbeteren.

"Ik hou gewoon van winterstormen, ze hebben me altijd gefascineerd. Het is dus heel spannend om te ontdekken hoe ze werken, en hoe sneeuw wordt verdeeld zoals het dat doet, ' zei McMurdie.