Sådan fungerede Totable Tornado Observatory

At være et naturligt fænomen, tornadoer har sandsynligvis plaget menneskeheden så længe vi har boet på planeten. Men det var først i det 11. århundrede, at den tidligste beretning om en tornado blev registreret. Den 30. april, 1054, en twister ramte landsbyen Rosdalla, Irland [kilde:TORRO]. Denne twister blev senere beskrevet af en observatør som et "brandtårn" på himlen [kilde:Hare og Hamlin]. Affaldsfeltet, der cirkler om dette "spir", så ud til landsbyboerne som en flok fugle, med en særlig kæmpe mørk fugl - sandsynligvis en tydelig tragtsky. Man kan forestille sig landsbyboernes overraskelse, da denne kæmpefugl rykkede et egetræ op med rødderne og "bar det væk i sine taloner" [kilde:Joyce].

Storm billedgalleri

Over tid, forskere tog byrden med at forstå tornadoer fra landsbyboernes ryg og til deres egen. Vi ved mere om tornadoer end før; vi ved nu, at de ikke er ildtårne, for eksempel. Men videnskaben har stadig rigtig mange spørgsmål om, hvordan og hvorfor tornadoer dannes. Tornadoer er kendt for at danne sig fra superceller - tordenvejr, der besidder mesocykloner (roterende opdatering). Det er disse opgraderinger, der kan føde tornadoer. Præcis hvordan dette sker, og hvorfor kun nogle superceller producerer tornadoer, er stadig et mysterium.

Denne mindre end fulde forståelse skyldes ikke mangel på forsøg. Problemet er, virkelig at forstå en tornado, du skal se inde i det. Kun to mennesker vides at have været vidne til indersiden af ​​en tornado og levede for at fortælle om det. Ingen af ​​dem, desværre, ejede noget måleudstyr.

At sætte en person lastet med vejrfølende instrumenter på en tornados vej er uetisk, selvom det giver resultater:Mennesker er skrøbelige. 55 gallon tromler, på den anden side, er meget mere robuste. Det var netop denne form for ræsonnement, der fødte TOTO , det Totable Tornado Observatory .

I denne artikel, finder du ud af, hvordan TOTO fungerede, hvorfor det ikke virkede i sidste ende og noget af den teknologi, det gav anledning til. Find ud af på den næste side om TOTOs oprettelse.

1. TOTOs design
2. Hvorfor TOTO ikke virkede
3. TOTO's arv
4. Totable Tornado Observatory:Forfatterens note
5. Totable Tornado Observatory:Snydark

TOTOs design

USA har næsten eksklusive geografiske rettigheder til tornadisk aktivitet. Et usædvanligt vejrfænomen kendt som a tørlinje findes løbende på bredden øst for Rocky Mountains gennem Central Plains. Det tegner sig for den berygtede Tornado Alley, der strækker sig fra Texas til North Dakota og skyder ud mod øst mod Ohio. Denne dryline adskiller tør luft fra fugtig luft, og når de to typer luft blandes, tordenvejr dannes langs denne grænse. Disse storme kan afføde det frygteligt høje antal tornadoer, USA oplever hvert år, meget mere end nogen anden region i verden ser. Japan, for eksempel, oplever i gennemsnit 20,5 tornadoer hvert år, mens Indien får 0,5 årligt [kilde:Weather Doctor]. Centraleuropa ser cirka 10 om året, og Canada er i gennemsnit vært for 80 twisters årligt [kilde:Max Planck Institute, CBC]. De Forenede Stater, derimod, bliver ramt med omkring 1, 200 tornadoer hvert år [kilde:Washington Post].

Bevæbnet med disse data, det burde ikke være en stor overraskelse, at amerikanske meteorologer kom på ideen om et vejrmåler, der kunne placeres på en tornados vej. I 1979, National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) forskere Dr. Alan Bedard og Carl Ramzy konstruerede TOtable Tornado Observatory (som parret kaldte TOTO efter Dorothys hund i "Troldmanden fra Oz"). To år senere, det ville være det første menneskeskabte vejrfølende apparat, der bevidst blev placeret i vejen for en modkørende tornado.

TOTO var et ret primitivt stykke udstyr efter nutidens standarder. Bedard og Ramzy brugte en 55-gallon metaltromle som skallen, der husede det følsomme vejrudstyr, der var forseglet indeni. Dette udstyr bestod af en vindmåleren (en enhed, der måler vindhastighed med en rækken af ​​arme eller kopper, der ligger oven på en stang), termometer, atmosfærisk manometer og dugpunktssensor [kilde:NOAA]. Data indsamlet fra alle disse instrumenter blev registreret, som senere kunne hentes og analyseres [kilde:Tornado Project].

Meteorologer samlede dataene om de klimatiske forhold, der findes omkring og inde i tornadoer, i computermodeller. Disse modeller kunne igen bruges til at analysere supercell tordenvejr, når de udviklede sig til at afgøre, om de betingelser, der var nødvendige for at producere tornadisk aktivitet, var til stede. Oplysningerne fra TOTO kunne hjælpe meteorologer med bedre at forstå tornadoer, gør dem i stand til at udsende tidlige advarsler til offentligheden og forhåbentlig redde liv.

Alt sagt, TOTO vejede 400 pund (181 k) [kilde:PBS]. En sådan omfangsrig pakke krævede en skræddersyet pick-up truck til at transportere den. Når den blev færget ud til et websted, TOTO kunne rulles ned ad en rampe og hejses lodret på plads på cirka 30 sekunder. Da TOTO var forud for global positioneringssatellit (GPS) navigation, håndtererne måtte bruge et kompas til at orientere markeringer på tønden mod ægte nord for at tjene som en baseline for målinger. Efter det, TOTO var klar til handling. Alt det behøvede var en tornado at måle.

TOTO fik sin chance ved et par lejligheder. Men det, der virker i teorien, virker ikke altid i praksis. Find ud af, hvorfor TOTO ikke fungerede i feltet på den næste side.

Hvorfor TOTO ikke virkede

I dag, mennesker, der jagter og studerer storme professionelt eller for sjov, bruger internettet og bærbare computere til at spore dem. Før fremkomsten af ​​on-demand, oplysninger i realtid, stormjagt var meget mere et gætspil. Enhver, der ville sætte, sige, en 55-gallon tromle fyldt med meget følsomt meteorologisk udstyr på vejen til en tornado blev tvunget til at bruge minutter gammel information udsendt af vejrstationer og de lokale medier i radioen. En stormjager måtte også bruge lidt intuition og hans eller hendes oplevelse af at se storme på egen hånd for at forudsige, hvilken stormcelle der kunne producere en tornado, og hvilken måske ikke.

Dette var et af to hovedproblemer i TOTO, der blev tydelige i feltet. At sætte TOTO direkte på vejen for en modkørende tornado krævede en astronomisk mængde held; sandsynligheden for perfekt placering var decideret lav. Det andet problem, TOTO præsenterede, var den fare, det udgjorde. Aflæsning og opsætning af TOTO kan have taget kun 30 sekunder, men det kan være lang tid, når en twister holder på dig - det er 30 sekunder mindre, at forskerne måtte flygte. Og på trods af TOTOs 400 pund (181 k), en tornado kunne tænkes at tage enheden med en tur, forvandle TOTO fra et godartet videnskabeligt redskab til en dødt tønde. (Større ting er blevet fejet af twisters. I maj 1949 i Oklahoma, 13 kvæghoveder blev båret af en tornado [kilde:Tornado Project].)

Alle disse bekymringer var teoretiske, indtil TOTO blev taget i brug på tværs af Central Plains i foråret 1981. Derefter blev bekymringer bekræftet. TOTOs ingeniører, Bedard og Ramzy, overlod deres skabelse til Dr. Howard Bluestein, professor i meteorologi ved University of Oklahoma. Fra april til juni hvert år fra 1981 til 1983, Bluestein og nogle af hans elever jagtede storme og placerede TOTO, hvor de mente, at en tornado sandsynligvis var forbi [kilde:PBS].

Bluestein bekræftede både faren og usandsynligheden ved TOTOs succes. Han placerede det aldrig med succes et sted tæt nok til at indsamle data fra en tornado. Og han så på egen hånd, hvor farlig TOTO kunne være. Under en stormjagt i 1982, Bluestein og hans team havde en tæt børste med en tornado, de forsøgte at komme foran for at placere enheden på dens vej [kilde:PBS]. Efter 1983, han overgav TOTO til National Severe Storm Laboratory, et forskningslaboratorium tilknyttet National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). NSSL var den eneste gruppe, der nogensinde med succes placerede TOTO i vejen for en kommende twister.

Den 29. april, 1985, NSSL -forskere Steve Smith og Lou Wicker valgte det rigtige sted at placere TOTO, uden for Ardmore, Ark. En svag tornado børstede forbi enheden, afslører en anden fejl ved TOTOs koncept og design:Den havde et højt tyngdepunkt. Da tornadoen passerede, TOTO blev banket på siden, beskadige instrumenterne. Efter sin nærmeste børste med at opfylde sit oprindelige formål, TOTO blev indsat uden held i yderligere to år.

TOTO blev pensioneret fra tjeneste i 1987. Det vises i lobbyen hos National Weather Service i Norman, Okla., hilsen besøgende [kilde:NOAA]. Men TOTO efterlod et uopfyldt behov for at indsamle værdifulde data om tornadoer ved at tage dem frontalt. I den forbindelse TOTO efterlod en arv. Læs den næste side for at lære mere om TOTOs efterkommere.

TOTO's arv

Omkring det tidspunkt, hvor TOTOs implementering var ved at afvikle, andre teknologier, der byggede på TOTOs koncept, var ved at forberede sig. Den første teknologi, der overtog den farlige pligt ved at blive placeret i vejen for en modgående twister, var skildpadde . Disse små, runde enheder ligner hubcaps og blev først sendt i marken i 1986 [kilde:Tornado Project]. Instrumenter, der ligner den, der er installeret i TOTO, blev gemt inde i skildpadder for at registrere atmosfærisk tryk, fugtighed og temperatur. Hvad mere er, skildpadden gjorde springet til digitalt, gør det muligt for mindre instrumenter at producere mere præcise aflæsninger.

Da skildpadder er små, de kan indsættes i et område, øger chancerne for, at man kan blive bestået af en twister. I maj 1988, en skildpadde blev ramt af en tornado i Oklahoma, men da forskerne hentede det, der var blevet manipuleret med enheden, tilsyneladende af et nysgerrigt menneske [kilde:Tornado Project].

Andre enheder fulgte også i fodsporene på TOTO. Dillocams og OZ (Observation Zero) var begge designet til at blive placeret på stien til en tornado. Begge er udstyret med videokameraer til at fange synlige data om forholdene inden for en twister. Snegle , ligner skildpadder i udseende er udstyret med seismiske sensorer for at afgøre, om tornadoer producerer vibrationer, der kan mærkes i jorden, når de passerer. Forskere håbede, at der kunne produceres et system til tidlig varsling ved hjælp af seismiske sensorer, der allerede er i brug til detektering af jordskælv, et system, der stadig er under udvikling [kilde:MSFC].

Alle disse enheder, ligesom TOTO, har en fejl, imidlertid. Hver er en one-shot-aftale. Det optimale tornado -måleudstyr ville være et ægteskab med TOTOs overførsel til et vejrbureau's sofistikerede instrumenter.

Med fremkomsten af ​​Doppler radar, dette blev muligt. Dopplerradar bruger radiobølger til at bestemme tætheden, retning og nedbør af en storm. En storm, der bevæger sig mod radaren, sender radiobølger med højere frekvens tilbage til antennerne, der stammer fra og accepterer bølger. En storm, der bevæger sig væk fra en antenne, vender tilbage med lavere frekvens [kilde:USA Today]. Dopplerradar kan opfange så store mængder information om en storm, at disse data kan gengives til en 3D-gengivelse af den. Meteorologer kan nu se ind i en storm for at undersøge dens egenskaber, f.eks. hvis det producerer hagl eller besidder en mesocyklon.

Det Doppler på hjul (DOW) -projekt fra Center for Alvorligt Vejrforskning og Electra Doppler Radar (ELDORA) projekt fra National Center for Atmospheric Research var de første til at tage Doppler med på farten. DOW er en Doppler -antenne monteret på bagsiden af ​​lastbiler, og ELDORA er et propplan udstyret med en antenne. Begge blev brugt i VORTEX -projektet, uden tvivl det første mobile tornadoprojekt, der producerede betydelige data. I juni 1995, VORTEX sporer storme i Texas med fly og lastbil, at samle data ovenfra og omkring stormen og give meteorologer ny rå information, der skal bruges til at forudsige, hvornår og hvor tornadoer vil forekomme [kilde:UCAR].

Selvom TOTO måske aldrig har foretaget en enkelt nøjagtig måling af en tornado, den unikke enhed hjalp med at bane vejen til en grundig forståelse af tornadoer, de ildtårne ​​på himlen.

For mere information om tornadoer og andre relaterede emner, besøg den næste side.

Totable Tornado Observatory:Forfatterens note

Jeg kan ikke huske, hvordan jeg fik opgaven med at skrive om Totable Tornado Observatory. Jeg husker, at det sank meget hurtigt ind, efter bare lidt indledende undersøgelser, at jeg havde set noget i stil med en ode til det i filmen "Twister". Jeg syntes, det var en interessant hyldest og gav filmen lidt mere vægt. I ganske kort rækkefølge, selvom, Jeg blev mere glad for den virkelige historie om TOTO.

Tilfældigt, køkken-vask-inklusiv design af TOTO, som disse højtuddannede meteorologer selv skulle finde på, var næsten komisk. Denne ting kunne bruge en manometer, Jeg kunne forestille mig, at en meteorolog sagde. "Godt, læg en derinde, "Jeg kunne høre en anden svare. Og navnet, selv en hyldest til "Troldmanden fra Oz, "virkelig belyste den slørede grænse mellem hobbyist og videnskabsmand blandt stormjagtsamfundet, som jeg kom til at respektere.

Og jeg husker også, at jeg kom til den erkendelse, som TOTOs skabere på et tidspunkt kom til:Hvordan skal de få observatoriet præcist på vejen til en tornado? Denne viste sig at være virkelig interessant og sjov at skrive.

Kilder

• Biggerstaff, Micheal I. The Shared Mobile Atmospheric Research and Teaching Radar. "National Atmospheric and Oceanic Administration. Http://www.nssl.noaa.gov/projects/smartradars/pubs/SR-BAMS.pdf
• Fahrenthold, David A. "Flere tornadoer, eller bare bedre sporing? "Washington Post. 21. maj, 2008. http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2008/05/20/AR2008052001600.html
• Goodwin, Ellis. "Nyt vejrprojekt kan hjælpe med at spore tornadoer nærmere." The Daily Oklahoma. 26. februar kl. 2008. http://www.nssl.noaa.gov/news/headlines/2008/toto.html
• Hare, Michael og Hamlin, Ann. "Studiet af tidlig arkitektur i Irland." Arkæologisk datatjeneste. http://ads.ahds.ac.uk/catalogue/adsdata/cbaresrep/pdf/060/06012003.pdf
• Hoadley, David. "Chase 1985:April - toppe og trug." Storm Track. 31. maj kl. 1985. http://www.stormtrack.org/archive/0844.htm
• Williams, Jack. "Doppler -radar er et vigtigt værktøj til prognoser." USA Today Weather Book. 28. oktober kl. 2005. http://www.usatoday.com/weather/wdoppler.htm
• "En dag i livet for en stormchaser." PBS. 1997. http://www.pbs.org/wgbh/imax/life.html
• "Et tårn af ild i luften, "fra Joyce, P.W. "Irlands vidundere." 1911. http://www.libraryireland.com/Wonders/Steeple-Fire-Air.php
• "Kan orkaner eller tornadoer udvikle sig i Europa?" Max-Planck-Institut for Meteorologie. http://www.mpimet.mpg.de/en/presse/faq-s/kann-es-in-europa-hurrikane-oder-tornados-geben.html
• "Doppler på hjul." Center for Alvorligt Vejrforskning. http://www.cswr.org/dow/DOW.htm
• "Tidligste tornado og vandløb." Tornado og Storm Research Organization. http://www.torro.org.uk/TORRO/research/whirlextreme.php
• "NASA -teknologi sætter et nyt twist på tidlig opsporing af twisters." Marshall Space Flight Center. April 1997. http://techtran.msfc.nasa.gov/new/tornado.html
• "TOTO -startsiden." National Oceanic and Atmospheric Administration. http://www.spc.noaa.gov/faq/tornado/toto.htm
• "Ting, der bevidst er blevet placeret i vejen for en modkørende tornado (enten med succes eller ej)." Tornado -projekt. http://www.tornadoproject.com/cellar/curiosity.htm
• "Hvad gør du med en tornado, når du har jaget den ned? Kig indeni." University Corporation for Atmospheric Research. 10. april kl. 2000. http://www.ucar.edu/communications/highlights/1996/programs.html

Totable Tornado Observatory:Snydark

Ting du skal vide

• På grund af et usædvanligt fænomen kendt som dryline, USA er næsten den eksklusive ramme for tornado -aktivitet i verden.
• I 1979, to NOAA-forskere fyldte en 208-liters ståltromle med termometre, manometer, et vindmåler og en dugpunktssensor. Dette var den første TOTO.
• TOTO vejede 400 pund (181 kg), men kunne indsættes på 30 sekunder.
• Efter seks år med næsten uheld og et øje, TOTO blev pensioneret fra tjenesten og sidder i lobbyen i National Weather Service -bygningen i Norman, Okla.

Nu, test din viden med disse quizzer!

• Den ultimative termometerquiz
• Fakta eller fiktion:Tornado Quiz
• Fakta eller fiktion:Hurricane Quiz
• Den ultimative regnbuequiz

Tjek disse billedgallerier!

• Storm billeder
• Lynbilleder
• Rainbow Billeder