„Twisters“-Film:Zwei Tornado-Wissenschaftler entführen uns in die reale Welt der Sturmjagd

TheConversation

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Die stürmische Jagd nach der Wissenschaft kann aufregend und stressig sein – wir wissen, Weil wir machen es.Es war auch wichtig für die Entwicklung des heutigen Verständnisses darüber, wie Tornados entstehen und wie sie sich verhalten.

In 1996, der Film „Twister„mit Helen Hunt brachte sturmjagende Wissenschaftler ins Spiel öffentliche Vorstellung und inspirierte eine Generation von Atmosphärenforschern.

Mit dem neue „TwistersAls der Film in die Kinos kommt, bekamen wir Fragen zum Thema „Sturmjagd“ – oder „Sturmabfangen“, wie wir es nennen.

Hier sind einige Antworten darauf, was Wissenschaftler, die diese Art von Feldforschung durchführen, wirklich vorhaben, wenn sie nach Stürmen losrennen.

A tornado near Duke, Oklahoma, with a wheat field blowing in the foreground.
Wissenschaftler des National Severe Storms Lab haben diesen Tornado am 24. Mai 2024 „abgefangen“, um mithilfe von mobilem Radar und anderen Instrumenten Daten zu sammeln. Nationales Labor für schwere Stürme

Wie sieht ein Tag voller Sturmjagden wirklich aus?

Der Morgen eines Jagdtages beginnt mit einem guten Frühstück, da es später am Tag möglicherweise keine Chance mehr gibt, eine gute Mahlzeit zu sich zu nehmen.Das Team schaut auf die Wetterbedingungen, die Computervorhersagemodelle des Nationalen Wetterdienstes Und Ausblicke des Storm Prediction Center der National Oceanic and Atmospheric Administration um das Ziel zu bestimmen.

Unser Ziel ist es, es herauszufinden wo Tornados am wahrscheinlichsten auftreten dieser Tag.Temperatur, Feuchtigkeit und Wind sowie deren Veränderung mit der Höhe über dem Boden geben Hinweise.

An einem Sturmverfolgungstag gilt der Rhythmus „Beeil dich und warte“.Wir wollen uns schnell in Position bringen, warten dann aber oft darauf, dass sich Unwetter entwickeln.

A radar image shows a storm cell with a hook at the back suggesting a tornado could form.
Ein „Hakenecho“ auf dem Radar, typischerweise eine Locke an der Rückseite einer Sturmzelle, ist ein Anzeichen dafür, dass sich ein Tornado bilden könnte.Der Haken reflektiert den Niederschlag, der sich um die Rückseite des Aufwinds wickelt. Nationales Labor für schwere Stürme

Stürme oft brauchen Zeit, um sich zu entwickeln, bevor sie in der Lage sind, Tornados zu erzeugen.Deshalb beobachten wir den Sturm sorgfältig auf dem Radar und bleiben, wenn möglich, mit unseren Augen weit vor ihm, bis er sich entwickelt.Oftmals beobachten wir mehrere Stürme und suchen nach Anzeichen dafür, dass einer von ihnen mit größerer Wahrscheinlichkeit Tornados auslöst.

Sobald der Missionswissenschaftler einen Einsatz ankündigt, beeilen sich alle, sich in Position zu bringen.

Wir verwenden viele verschiedene Instrumente, um Tornados zu verfolgen und zu messen, und es ist eine Kunst, den richtigen Zeitpunkt für den Einsatz zu bestimmen.Zu früh, und der Tornado könnte sich nicht dort bilden, wo die Instrumente sind.Zu spät, und wir haben es verpasst. Jedes Instrument muss sich an einem bestimmten Ort relativ zum Tornado befinden.Einige müssen weit vor dem Sturm eingesetzt werden und dann stationär bleiben.Andere sind auf Autos montiert und werden im Sturm hin und her gefahren.

A row of seven minivans, SUVS and jeeps with racks on top holding the sorts of instruments one might see in a weather station.
Fahrzeugmontierte Geräte können als mobile Wetterstationen, sogenannte Mesonette, fungieren.Diese wurden im Forschungsprojekt VORTEX2 eingesetzt.Dutzenden Wissenschaftlern, darunter auch den Autoren, gelang es, den gesamten Lebenszyklus eines Superzellentornados während VORTEX2 im Jahr 2009 aufzuzeichnen. Yvette Richardson

Wenn alles gut geht, werden sich die Teammitglieder auf die eingehenden Daten konzentrieren.Einige werden es sein Wetterballons starten lassen in verschiedenen Entfernungen vom Tornado, während andere „„Pods“ mit Wetterinstrumenten direkt im Weg des Tornados.

Ein ganzes Netzwerk von Beobachtungsstationen Überall im Sturm werden Radargeräte aufgestellt sein, die Daten aus mehreren Winkeln sammeln, Fotografen den Sturm aus mehreren Winkeln fotografieren und instrumentierte Fahrzeuge wichtige Bereiche des Sturms durchqueren.

Nicht alle unsere Arbeiten konzentrieren sich auf den Tornado selbst.Wir zielen oft auf Gebiete rund um den Tornado oder innerhalb anderer Teile des Sturms ab, um das zu verstehen wie die Rotation entsteht.Theorien legen nahe, dass diese Rotation möglich ist durch Temperaturschwankungen erzeugt innerhalb der Niederschlagsregion des Sturms, möglicherweise viele Meilen von der Stelle entfernt, an der sich der Tornado bildet.

An illustration shows a thunderstorm cloud with an updraft with a smaller downdraft behind it. Both are spinning. A spinning football indicates the type of spin.
Entstehung eines Tornados:Änderungen der Windgeschwindigkeit und -richtung mit der Höhe, bekannt als Windscherung, sind mit einer horizontalen Drehung verbunden, ähnlich der eines Fußballs.Wenn diese rotierende Luft in den Aufwind des Sturms gesaugt wird, dreht sich der Aufwind.Ein separater Luftstrom steigt durch einen vom Niederschlag verursachten Abwind ab und erhält aufgrund der Temperaturunterschiede entlang des Luftstroms eine horizontale Drehung.Diese rotierende Luft kann in die Vertikale geneigt und durch den Aufwind der Superzelle nach oben gesaugt werden, wodurch sich die Rotation in Bodennähe zu einem Tornado zusammenzieht. Paul Markowski/Penn State

Dabei bleiben die Teams über Textnachrichten und Software in Kontakt, die es uns ermöglicht, die Position jedes Einzelnen relativ zu den neuesten Radarbildern zu sehen.Wir beobachten auch die Wettervorhersage für den nächsten Tag, damit wir planen können, wo wir als nächstes hingehen und Hotelzimmer und hoffentlich ein spätes Abendessen finden können.

Was sagen Ihnen all diese Instrumente über den Sturm?

Eines der wichtigsten Instrumente zur Sturmjagd ist das Wetterradar.Es erfasst, was mit Niederschlag und Wind über dem Boden passiert.

Wir gebrauchen verschiedene Arten von Radargeräten, normalerweise an Lastwagen befestigt, damit wir schnell vorankommen können.Einige senden mit einer längeren Wellenlänge, die uns hilft, weiter in einen Sturm hineinzuschauen, allerdings auf Kosten einer größeren Breite ihres Strahls, was zu einem unschärferen Bild führt.Sie eignen sich gut zum Sammeln von Daten über den gesamten Sturm hinweg.

Radargeräte mit kleinerer Wellenlänge können zwar nicht so weit in den Niederschlag eindringen, sie tun es aber bieten die hochauflösende Ansicht notwendig, um kleinräumige Phänomene wie Tornados zu erfassen.Wir platzieren diese Radargeräte näher am sich entwickelnden Tornado.

Ein Einblick in einige der mobilen Systeme und Tools, die Wissenschaftler bei der Sturmjagd einsetzen, einschließlich der Art und Weise, wie Teammitglieder Stürme in Echtzeit überwachen.

Außerdem überwachen wir Wind, Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit am Boden mit verschiedenen Instrumenten an fahrenden Fahrzeugen befestigt werden oder indem vor dem herannahenden Sturm vorübergehend stationäre Anordnungen dieser Instrumente eingesetzt werden.Einige davon sollen vom Tornado getroffen werden.

Wetterballon liefern auch wichtige Daten.Einige sind so konzipiert, dass sie durch die Atmosphäre aufsteigen und die Bedingungen außerhalb des Sturms einfangen.Andere reisen durch den Sturm selbst und messen die wichtigen Temperaturschwankungen in der regengekühlten Luft unter dem Sturm.Wissenschaftler setzen nun in Teilen des Sturms Drohnen auf die gleiche Weise ein.

Symbole zeigen die Flugbahnen von über 70 ballongestützten Sonden, die das Autorenteam in ein Superzellengewitter startete.Die vom Wind getragenen Sonden kartierten die Temperatur im Abwindbereich des Sturms, der eine kritische Rotationsquelle für Tornados sein kann.Luke LeBel/Penn State
Eine der Autoren, Yvette Richardson, startet einen Wetterballon und erkundet ein Gewitter. Shawn Murdzek und Branden Katona/Penn State

All dies gibt Wissenschaftlern Einblick in die Prozesse, die während des Sturms vor und während der Entwicklung des Tornados und während der gesamten Lebensdauer des Tornados ablaufen.

Wie bleiben Sie bei der Jagd nach Tornados sicher?

Stürme können sehr gefährlich und unvorhersehbar sein. Daher ist es wichtig, immer auf dem Radar zu bleiben und den Sturm im Auge zu behalten.

Ein Sturm kann wechseln und stromabwärts des vorherigen einen neuen Tornado entwickeln.Tornados können ihre Richtung ändern, insbesondere wenn sie sterben oder wenn sie eine komplexe Struktur mit mehreren Trichtern haben.Sturmjäger wissen, dass sie den gesamten Sturm im Auge behalten müssen, nicht nur den Tornado, und auf der Hut vor anderen Stürmen sein, die sich anschleichen könnten.Ein Fluchtplan, der auf der erwarteten Bewegung des Sturms und dem Straßennetz basiert, ist unerlässlich.

Im Jahr 1947 war das Thunderstorm Project das erste groß angelegte US-amerikanische Projekt.wissenschaftliche Untersuchung von Gewittern und der erste, der Radar und Flugzeuge einsetzte.Weitere ikonische Projekte folgten, darunter solche, bei denen ein Totable Tornado Observatory oder Toto zum Einsatz kam, das das „Dorothy“-Instrument im Film „Twister“ inspirierte.

Wissenschaftler gehen bei der Sturmjagd kalkulierte Risiken ein – genug, um wichtige Daten zu sammeln, ohne ihre Teams jedoch einer zu großen Gefahr auszusetzen.

Es stellt sich heraus, dass Autofahren ist tatsächlich der gefährlichste Teil Sturmjagd, insbesondere wenn die Straßen nass sind und die Sicht schlecht ist – wie es am Ende des Tages oft der Fall ist.Während der Verfolgungsjagd kann die Fahrgefahr durch unberechenbares Fahren anderer Sturmjäger und Staus um Stürme herum noch verstärkt werden.

Was passiert mit all den Daten, die Sie während der Sturmjagd sammeln?

Es wäre schön, unmittelbare Heureka-Momente zu haben, aber die Ergebnisse brauchen Zeit.

Nachdem wir die Daten gesammelt haben, analysieren wir sie jahrelang.Die Kombination der Daten aller Instrumente, um ein vollständiges Bild des Sturms und seiner Entwicklung zu erhalten, erfordert Zeit und Geduld.Aber wenn wir Daten zu Wind, Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit und Druck aus vielen verschiedenen Winkeln und Instrumenten haben, können wir Theorien über die Entstehung von Tornados testen.

Obwohl der Analyseprozess langsam ist, sind die Entdeckungen oft genauso aufregend wie der Tornado selbst.

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