In hun meest extreme supercelonweersbuien - die met aanhoudende roterende opwaartse stromingen - kunnen tornado's veroorzaken, wijdverbreide verwoesting veroorzaken.

Hoe ontstaan ​​tornado's? Welke ingrediënten hebben ze nodig? En kunnen ze vroeg genoeg worden voorspeld om het publiek tijdig te waarschuwen? Dit zijn allemaal open vragen.

"Voor ongeveer twee van de drie keer dat er een tornado-waarschuwing wordt afgegeven, er is geen tornado, " zei Leigh Orf, een door de Amerikaanse National Science Foundation gefinancierde atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. "We moeten er beter aan doen dat mensen gehoor geven aan deze waarschuwingen."

Algemeen, de fysica van tornado's is goed begrepen, maar de kleinschalige aspecten van hun vorming en hoe ze worden onderhouden binnen supercel-onweersbuien vereisen meer onderzoek. Tornado's kunnen niet volledig worden bestudeerd in een laboratorium, echter, en veldonderzoek naar deze zeldzame, geïsoleerde gebeurtenissen zijn moeilijk te plannen.

"We hebben geen teledetectietechnologie die de dynamiek en fysica van volle stormen kan vastleggen met de benodigde resolutie om hun mysteries te doorgronden, ' zei Orf.

Het afgelopen decennium is Orf heeft een voortrekkersrol gespeeld bij het creëren - of in sommige gevallen opnieuw creëren - van virtuele tornado's met behulp van enkele van de krachtigste supercomputers ter wereld. Hij gebruikt Frontera in het Texas Advanced Computing Center - een door de Amerikaanse National Science Foundation gefinancierde supercomputer en het snelste systeem aan elke universiteit ter wereld - om zijn werk vooruit te helpen.

De software die Orf heeft ontwikkeld, is de eerste die visualisaties maakt van volledig opgeloste tornado's en hun bovenliggende supercellen die eruitzien en zich gedragen zoals die in de echte wereld worden gezien.

"Dit onderzoek zou niet mogelijk zijn geweest zonder de unieke rekencapaciteiten die NSF biedt voor de wetenschappelijke en technische gemeenschap van het land, " zei Edward Walker, een programmadirecteur in NSF's Office of Cyberinfrastructure. "Deze bevindingen hebben het potentieel om levens te redden door ons in staat te stellen beter te begrijpen hoe tornado's zich vormen en hun optreden nauwkeuriger te voorspellen."

Chungu Lu toegevoegd, een programmadirecteur in de afdeling Geospace and Atmospheric Sciences van NSF, "Computermodellering is een krachtig hulpmiddel geworden om wetenschappers te helpen begrijpen hoe tornado's worden gegenereerd door hun ouderstormen. Het is van cruciaal belang dat computersimulaties worden uitgevoerd met een ultrahoge resolutie, het oplossen van elk detail van het proces waarin een gesimuleerde tornado plaatsvindt. Het team van Orf loopt hierin voorop."

Het team presenteerde zijn recente bevindingen tijdens de American Geophysical Union Fall 2019-bijeenkomst en de American Meteorological Society 2020 Annual Meeting.