영화 '트위스터즈':두 명의 토네이도 과학자가 우리를 폭풍 추적의 실제 세계로 안내합니다.

TheConversation

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과학을 위한 폭풍 추적은 흥미롭고 스트레스가 많을 수 있습니다. 우린 알아, 왜냐하면 우리는 그것을한다.토네이도가 어떻게 형성되고 어떻게 행동하는지에 대한 오늘날의 이해를 발전시키는 데에도 필수적이었습니다.

1996년에는 영화 '트위스터" Helen Hunt와 함께 폭풍을 쫓는 과학자들을 대중의 상상 대기과학자들에게 영감을 주었습니다.

와 더불어 새로운 “트위스터”영화 개봉을 앞두고 우리는 폭풍 추적, 즉 폭풍 차단에 대한 질문을 받아왔습니다.

이런 종류의 현장 조사를 수행하는 과학자들이 폭풍우가 지나간 후 ​​경주를 떠날 때 실제로 무엇을 하고 있는지에 대한 몇 가지 답변은 다음과 같습니다.

A tornado near Duke, Oklahoma, with a wheat field blowing in the foreground.
국립심각폭풍연구소(National Severe Storms Lab)의 과학자들은 2024년 5월 24일에 모바일 레이더와 기타 장비를 사용하여 데이터를 수집하기 위해 이 토네이도를 '감지'했습니다. 국립 극심한 폭풍 연구소

폭풍을 쫓는 하루는 실제로 어떤 모습일까요?

추적하는 날의 아침은 좋은 아침 식사로 시작됩니다. 왜냐하면 나중에 좋은 식사를 할 기회가 없을 수도 있기 때문입니다.팀은 기상 상황을 살펴보고, 국립 기상청 컴퓨터 예측 모델 그리고 국립해양대기청 산하 폭풍예측센터의 전망 목표를 결정하기 위해.

우리의 목표는 알아내는 것입니다. 토네이도가 발생할 가능성이 가장 높은 곳 그 날.온도, 습도, 바람, 그리고 이것이 지면 위의 높이에 따라 어떻게 변하는지는 모두 단서를 제공합니다.

폭풍우를 쫓는 날에는 "서둘러 기다리세요"라는 종지가 있습니다.우리는 빨리 자리를 잡고 싶지만 폭풍이 몰아치기를 기다리는 경우가 많습니다.

A radar image shows a storm cell with a hook at the back suggesting a tornado could form.
일반적으로 폭풍우 셀 뒤쪽의 컬인 레이더의 '후크 에코'는 토네이도가 형성될 수 있다는 신호 중 하나입니다.후크는 상승 기류의 뒷면을 감싸는 강수량을 반영합니다. 국립 극심한 폭풍 연구소

폭풍이 자주 발생함 토네이도를 생성할 수 있기 전에 개발하는 데 시간이 걸립니다..따라서 우리는 레이더를 통해 폭풍을 주의 깊게 관찰하고, 가능하다면 눈으로 폭풍이 성숙해질 때까지 미리 대비합니다.종종 우리는 여러 폭풍을 관찰하고 토네이도가 발생할 가능성이 더 높다는 징후를 찾습니다.

임무 과학자가 배치를 선언하면 모두가 서둘러 위치를 파악합니다.

우리는 토네이도를 추적하고 측정하기 위해 다양한 도구를 사용하며 토네이도를 배포할 시기를 결정하는 기술이 있습니다.너무 이르면 장비가 있는 곳에 토네이도가 형성되지 않을 수 있습니다.너무 늦어서 우리는 그것을 놓쳤습니다. 각 악기 토네이도와 관련된 특정 위치에 있어야 합니다.일부는 폭풍이 닥치기 훨씬 전에 배치된 다음 정지 상태를 유지해야 합니다.다른 것들은 자동차에 장착되어 폭풍 속에서 앞뒤로 움직입니다.

A row of seven minivans, SUVS and jeeps with racks on top holding the sorts of instruments one might see in a weather station.
차량 탑재 장비는 메소넷으로 알려진 이동식 기상 관측소 역할을 할 수 있습니다.이는 VORTEX2 연구 프로젝트에 사용되었습니다.저자를 포함한 수십 명의 과학자들이 2009년 VORTEX2 동안 슈퍼셀 토네이도의 전체 수명주기를 기록하는 데 성공했습니다. 이베트 리처드슨

모든 것이 순조롭게 진행된다면 팀원들은 들어오는 데이터에 집중할 것입니다.일부는 날씨 풍선 발사 토네이도로부터 다양한 거리에, 다른 사람들은 “기상 관측기가 들어있는 포드” 토네이도의 경로에 직접적으로.

전체 관측소 네트워크 여러 각도에서 데이터를 수집하는 레이더, 여러 각도에서 폭풍을 포착하는 사진작가, 폭풍의 주요 지역을 가로지르는 계측 차량을 사용하여 폭풍 전역에 설치될 것입니다.

우리의 모든 작업이 토네이도 자체에 초점을 맞춘 것은 아닙니다.우리는 종종 토네이도 주변 지역이나 폭풍의 다른 부분 내에 있는 지역을 대상으로 삼아 이해합니다. 회전이 어떻게 형성되는지.이론에서는 이러한 회전이 다음과 같이 가능하다고 제안합니다. 온도 변화에 의해 생성된 폭풍의 강수 지역 내, 토네이도가 형성되는 곳에서 잠재적으로 수 마일 떨어진 곳.

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.
토네이도 형성:바람 전단으로 알려진 고도에 따른 풍속과 방향의 변화는 축구공의 회전과 유사한 수평 회전과 관련이 있습니다.이 회전하는 공기가 폭풍의 상승 기류로 빨려 들어가면서 상승 기류가 회전합니다.별도의 기류는 강수에 의한 하강 기류를 통해 하강하고 기류를 따른 온도 차이로 인해 수평 회전을 얻습니다.이 회전하는 공기는 수직 방향으로 기울어지고 슈퍼셀의 상승 기류에 의해 위쪽으로 흡입되어 지면 근처의 회전을 토네이도로 수축시킵니다. 폴 마코스키/펜 스테이트

이 모든 과정을 통해 팀은 최신 레이더 이미지와 관련하여 모든 사람의 위치를 ​​확인할 수 있는 문자 메시지와 소프트웨어를 사용하여 연락을 유지합니다.우리는 또한 다음 날의 일기예보를 보고 다음에 어디로 갈지 계획하고 호텔 방을 찾고 늦은 저녁 식사도 할 수 있기를 바랍니다.

그 모든 도구는 폭풍에 대해 무엇을 말해주는가?

폭풍 추적에 가장 중요한 도구 중 하나는 기상 레이더입니다.지상 위의 강수량과 바람과 함께 일어나는 일을 포착합니다.

우리는 사용 여러 종류의 레이더, 일반적으로 트럭에 부착되어 빠르게 이동할 수 있습니다.일부는 폭풍 속을 더 멀리 볼 수 있도록 더 긴 파장으로 전송하지만, 빔의 폭이 더 넓어져서 사진이 더 흐릿해집니다.폭풍 전체에 걸쳐 데이터를 수집하는 데 유용합니다.

더 작은 파장의 레이더는 강수량까지 침투할 수 없습니다. 고해상도 뷰를 제공합니다 토네이도와 같은 소규모 현상을 포착하는 데 필요합니다.우리는 이 레이더를 발전 중인 토네이도에 더 가깝게 배치했습니다.

팀원들이 실시간으로 폭풍을 모니터링하는 방법을 포함하여 과학자들이 폭풍 추적에 사용하는 일부 모바일 시스템과 도구를 자세히 살펴보세요.

또한 지면을 따라 바람, 기압, 온도 및 습도를 모니터링합니다. 다양한 악기를 사용하여 움직이는 차량에 부착하거나 다가오는 폭풍에 앞서 이러한 장비의 고정 배열을 일시적으로 배치합니다.이들 중 일부는 토네이도에 의해 타격을 받을 예정입니다.

날씨 풍선 중요한 데이터도 제공합니다.일부는 대기를 통해 상승하여 폭풍 외부의 조건을 포착하도록 설계되었습니다.다른 사람들은 폭풍 자체를 통과하여 폭풍 아래의 비로 냉각된 공기의 중요한 온도 변화를 측정합니다.과학자들은 이제 폭풍의 일부에서 동일한 방식으로 드론을 사용하고 있습니다.

기호는 저자 팀이 슈퍼셀 뇌우 속으로 발사한 70개 이상의 풍선 탑재 탐사선의 경로를 보여줍니다.바람에 의해 운반된 탐사선은 토네이도의 중요한 회전 원인이 될 수 있는 폭풍의 하강 기류 지역의 온도를 매핑했습니다.루크 르벨/펜 스테이트
저자 중 한 명인 Yvette Richardson은 기상 관측 기구를 발사하고 뇌우를 조사합니다. Shawn Murdzek 및 Branden Katona/Penn State

이 모든 것은 과학자들에게 토네이도 발생 전과 도중, 그리고 토네이도의 수명 전반에 걸쳐 폭풍 전반에 걸쳐 일어나는 과정에 대한 통찰력을 제공합니다.

토네이도를 추적하는 동안 어떻게 안전을 유지합니까?

폭풍은 매우 위험하고 예측 불가능할 수 있으므로 항상 레이더를 주시하고 폭풍을 관찰하는 것이 중요합니다.

폭풍은 순환하여 이전 토네이도 하류에서 새로운 토네이도를 발생시킬 수 있습니다.토네이도는 방향을 바꿀 수 있으며, 특히 토네이도가 죽어가고 있거나 여러 깔때기가 있는 복잡한 구조를 가지고 있는 경우 더욱 그렇습니다.폭풍 추적자는 토네이도뿐만 아니라 전체 폭풍을 살펴보고 몰래 다가올 수 있는 다른 폭풍에 대해 경계해야 한다는 것을 알고 있습니다.폭풍의 예상 움직임과 도로망을 기반으로 한 탈출 계획이 필수적입니다.

1947년에는 Thunderstorm Project가 미국 최초의 대규모 프로젝트였습니다.뇌우에 대한 과학적 연구와 레이더와 비행기를 최초로 사용한 사람.영화 '트위스터'의 '도로시' 악기에 영감을 준 Tototable Tornado Observatory 또는 Toto를 배치한 프로젝트를 포함하여 다른 상징적인 프로젝트도 이어졌습니다.

과학자들은 폭풍을 쫓을 때 계산된 위험을 감수합니다. 이는 중요한 데이터를 수집하기에 충분하지만 팀을 너무 큰 위험에 빠뜨리지는 않습니다.

그것은 밝혀졌다 운전은 사실 가장 위험한 부분이다 특히 도로가 젖어 시야가 나쁠 때 폭풍우를 쫓아야 합니다. 이는 종종 하루가 끝날 때 발생합니다.추격 중에는 다른 폭풍 추격자들의 불규칙한 운전과 폭풍 주변의 교통 정체로 인해 운전 위험이 더욱 가중될 수 있습니다.

폭풍을 쫓는 동안 수집한 모든 데이터는 어떻게 되나요?

즉각적인 유레카 순간이 있으면 좋겠지만 결과는 시간이 걸립니다.

우리는 데이터를 수집한 후 이를 분석하는 데 수년을 보냅니다.폭풍과 그것이 어떻게 진화했는지에 대한 완전한 그림을 얻기 위해 모든 장비의 데이터를 결합하려면 시간과 인내가 필요합니다.그러나 다양한 각도와 장비에서 바람, 온도, 상대 습도 및 압력에 대한 데이터를 확보하면 토네이도가 어떻게 발생하는지에 대한 이론을 테스트할 수 있습니다.

분석 과정은 느리지만 발견은 종종 토네이도 자체만큼 흥미롭습니다.

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