Video:Højtflyvende, iøjnefaldende droner indsamler data fra storme

En aften i juni, et tordenvejr kom over Albin, Wyoming, bare genert af Nebraska-grænsen. Ned ad en ensom grusvej, tre varevogne fulde af atmosfæriske forskere fra Colorado State University råbte gennem walkie-talkies, guide vejrballoner og droner ind i en hurtigt mørkere himmel.

Det var CSU C3LOUD-Ex-holdet, afslutter sin sidste dag i en flerugers feltkampagne for stormobservation og dataindsamling. Og Moder Natur gemte det bedste til sidst. En lærebog stormcelle truet, med flere typer skystriber og regn omkring 10 miles i det fjerne.

"Denne storm er virkelig smuk, " sagde kandidatstuderende og C3LOUD-Ex projektleder Leah Grant, netop som vinden tog til. "Du kan se regn her - og se disse striber i denne region til højre? Det tyder på, at [stormen] roterer. Det sker ikke altid."

C3LOUD-Ex, eller CSU Convective Cloud Outflows and Updrafts Experiment, ledes af professor Susan van den Heever i Institut for Atmosfærisk Videnskab. Støttet af van den Heevers Monfort-professorat, projektets mål er at fange ekstremt svære at indsamle data fra tordenvejr, mens de opstår. Specifikt, forskerne laver direkte observationer af stormfænomener kaldet updrafts og kolde bassiner, anvender en signaturteknologi af ubemandede luftfartøjer, eller droner.

Updrafts er lige, hvad deres navn antyder - en region med den hurtigst stigende luft i midten af ​​stormen. Kolde bassiner er lommer af kold luft, der skynder sig væk fra stormens regnområde, langs Jordens overflade. Stormforudsigelsesmodeller – afgørende for tidlige varslingssystemer i tornadicområder, for eksempel – gør et dårligt stykke arbejde med at tage højde for, hvordan opstrømning og kolde bassiner påvirker stormens dannelse, intensitet og længde. C3LOUD-Ex-forskerne, herunder omkring 20 studerende fra flere forskningsgrupper, leverer observationsdata omkring disse processer. Deres endelige mål er at forbedre forudsigelig indsigt for hårdt vejr.

"Vi klarer os ikke godt ved at simulere kolde pools i vores modeller, " sagde van den Heever. "Vi kender ikke deres struktur, hvor intense de er, hvor kolde og dybe de bliver. Vi foretager disse målinger nu for at hjælpe os med at evaluere vores modeller."

Monfort-midler støtter tænkning ud af boksen

Hvis det lyder lidt risikabelt at flyve droner og balloner direkte ind i storme, mener, at Monfort Excellence Fund er forbeholdt netop denne type out-the-box, banebrydende videnskab.

Tag det faktum, at C3LOUD-Ex feltkampagnen opnåede en hidtil uset bedrift inden for stormobservation, ved hjælp af en flåde på seks DJI Matrice-droner udstyret med forskellige sensorer og kamera. Dronerne målte kolde bassiner og optræksluft ved at flyve i formation. For C3LOUD-Ex, CSU modtog en dispensation fra Federal Aviation Administration til at flyve til en højde på 350 meter i visse områder; typisk må droner kun klatre til 120 meter.

Flere gange i løbet af kampagnen, forskerne fløj seks droner i en stablet formation. Da hver drone svævede på et fast sted, de samlede op til en times temperatur, information om tryk og fugt, mens stormen rullede over og omkring dem.

"Vi var i stand til at måle hele strukturen af ​​den kolde pool, " sagde van den Heever. "Vi kunne se, at de kolde bassiner var omkring 10 grader køligere end deres omgivelser. Ingen andre har nogensinde målt den fine skalastruktur af kolde bassiner på denne måde, ved hjælp af droner."

Intet 'jeg' i holdet

Samarbejdet involveret i C3LOUD-Ex kan konkurrere med eksperimenternes hidtil usete karakter. Behov for at komme forud for storme, mens de dannede sig, kampagnen sporede det daglige vejr minut for minut, ved at bruge hjælp fra et prognose- og driftshold ved CSU-CHILL-radaren i Greeley.

Et underhold var ansvarlig for at affyre vejrballoner hver morgen hver dag for at få en læsning om regionens stormpotentiale. Styret af deres observationer, prognose- og driftsteamet, og lidt held, C3LOUD-Ex tilbagelagde tusindvis af miles i hele det nordøstlige Colorado, det sydlige Wyoming og nogle gange Nebraska. De kørte forud for storme, så de kunne være på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt.

Med feltkampagnen afsluttet, van den Heever leder nu analysen af ​​dataene. De håber på endelig indsigt i, hvordan opstigninger og kolde bassiner påvirker stormens intensitet, og det efterfølgende hårde vejr, de producerer.