NASA søger guldet i vinter -OL sne

NASA -ingeniør Manuel Vega kan se et af de olympiske skitårne ​​fra taget på det sydkoreanske vejrkontor, hvor han er stationeret. Vega ser ikke skiløbere flyve, forbereder sig til vinter -OL i PyeongChang 2018 og paralympiske spil. I stedet, han inspicerer den radar i SUV-størrelse ved siden af ​​ham. Instrumentet er et af 11 NASA -instrumenter specielt transporteret til OL for at måle mængden og typen af ​​sne, der falder på skråningerne, spor og halvrør.

NASA vil foretage disse observationer som et af 20 agenturer fra elleve lande i Republikken Korea som deltagere i et projekt kaldet International Collaborative Experiments for PyeongChang 2018 Olympic and Paralympic Winter Games, eller ICE-POP. Anført af Korea Meteorological Administration, det internationale hold foretager snemålinger fra starten af ​​OL den 9. februar til slutningen af ​​Paralympics den 18. marts.

Vega og det internationale team studerer, hvor godt forskere kan måle sne fra jorden og rummet og give bedre data til forudsigelser om snestorm. NASA -teamet, sammen med amerikanske kolleger ved Colorado State University, det nationale center for atmosfærisk forskning, og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), vil bruge en samling af malede instrumenter, satellitdata, og vejrmodeller til at levere detaljerede rapporter om aktuelle sneforhold og vil teste eksperimentelle prognosemodeller. NASAs observationer og sneprognoser vil blive foretaget på 16 forskellige punkter nær de olympiske begivenhedssteder og derefter videresendt til olympiske embedsmænd for at hjælpe dem med at tage højde for vejret, der nærmer sig.

"De olympiske lege er et middel til at teste nogle af vores observationsmetoder og hjælpe med at udvikle forudsigelsesmodeller i et virkeligt anvendt miljø og gøre det muligt for vores observationer også at bruge forudsigere og olympiske planlægningsfolk, "Sagde Vega.

Til tider, vejret i denne del af det nordøstlige Sydkorea er ikke meget anderledes end Greenbelt, Maryland, hvor Vega arbejder på NASAs Goddard Space Flight Center. Men Sydkorea har meget koldere ekstremer. Området er højere i højden, blæsende på grund af bjergene, og har også meget forskelligartet terræn. I løbet af få timer, Vega kunne rejse fra et kystnært strandområde til sneklædte bjerge - og det samme kunne en snestorm.

"Vi er interesserede i Sydkorea, fordi vi kan forbedre vores forståelse af sneens fysik i bjergrige områder for at hjælpe med at forbedre nøjagtigheden af ​​vores observationer og modeller, sagde Walt Petersen, forskningsfysiolog ved NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Alabama. Petersen har ansvaret for at koordinere NASAs grundinstrumenter og videnskab i PyeongChang-området med ICE-POP internationale videnskabssamfund.

Petersen siger, at en stor sneproducent for PyeongChang -området er et system, han kalder en "bagdørs koldfront." Store kupler med kold luft rejser over Japans hav og optager fugt og energi og rammer derefter Sydkorea på den nordøstlige side. Terrænet på den østlige side af den koreanske halvø ændrer sig dramatisk fra kystområdet til bjergene. Med en så stejl ændring i terræn, luftstrømmen kan ændre sig hurtigt og anspore store snebegivenheder i nærheden af ​​PyeongChang - og det er, hvad teamet håber på for at teste, hvor godt de kan observere og forudsige snestorme.

Sporing af sne i vanskeligt terræn

Sydkoreas mangfoldige terræn gør dette projekt til et spændende, omend udfordrende, bestræbe sig på, at forskere studerer snehændelser. Jordinstrumenter giver præcise sneobservationer på let tilgængelige overflader, men ikke på ujævnt og i svært tilgængeligt bjergrige terræn. En satellit i rummet har det ideelle udsigtspunkt, men rummålinger er vanskelige, fordi sne varierer i størrelse, form og vandindhold. Disse variabler betyder, at snefnugene ikke falder med samme hastighed, gør det svært at estimere snefaldsniveauet. Snefnug har også vinkler og plane "overflader", der gør det svært for satellitradarer at læse.

Løsningen er at indsamle data fra rummet og jorden og sammenligne målingerne. NASA vil spore snestorme fra rummet ved hjælp af Global Precipitation Measurement -missionen, eller GPM. GPM Core Observatory, en satellit designet til at estimere nedbørshastigheder og detektere faldende sne fra rummet, er en fælles mission mellem NASA og Japan Aerospace Exploration Agency, og koordinerer med tolv andre amerikanske og internationale satellitter for at levere globale kort over nedbør hvert 30. minut.

Teamet vil supplere rumdata med 11 NASA -instrumenter, der observerer vejret fra jorden i PyeongChang. Disse instrumenter bidrager til en større international pulje af målinger foretaget af instrumenter fra de andre ICE-POP-deltagere:i alt 70 instrumenter indsat ved OL. Et par af NASA -instrumenterne er snebilleder, der bruger højhastighedskameraer og avanceret software til at forestille hvert eneste snefnug, der falder i sit udsigtsområde, nyttigt til at tælle snefnugene og bestemme, hvor meget vand der falder i det øjeblik.

Et andet grundinstrument er NASAs dobbeltfrekvens, Dobbeltpolariseret, Doppler Radar (D3R) system, der blev løftet af en kran til taget på DaeGwallyeong Regional Weather Office for at måle mængden og typerne af faldende sne, såsom slud eller let og luftig sne. Radaren opererer med meget lignende bølgelængder til dem, der bruges ombord på GPM Core Observatory for at levere lignende sneobservationer, men fra et andet udsigtspunkt.

Improving Weather Forecast Models

The data will help inform Olympic officials about the current weather conditions, and will also be incorporated into the second leg of NASA's research:improving weather forecast models. NASA Marshall's Short-term Prediction Research and Transition Center (SPoRT) is teaming up with NASA Goddard to use an advanced NASA weather prediction model to provide weather forecasts in six-hour intervals over specific points on the Olympic grounds.

NASA SPoRT, which regularly works with the U.S. National Weather Service at NOAA, specifically designed the ICE-POP model with two important improvements. Først, the model can better paint a picture of what the cloud is made of, and can provide specific details on whether the cloud is producing rain or snow.

Ud over, the ICE-POP includes satellite data of the sea surface temperature surrounding the Korean peninsula from the NASA satellites Terra and Aqua and the NASA/NOAA/Department of Defense Suomi-National Polar Orbiting Partnership satellite, henholdsvis. Sea surface temperature data show scientists how much energy is available and how much moisture could be evaporated into the atmosphere and precipitated out as snow.

"This model includes a complex representation of clouds in atmospheric models to better characterize rain, ice, and snow content in clouds. It also includes one of the highest resolution sea surface temperature products available in real time, " said Brad Zavodsky, the project manager for SPoRT at Marshall. "We're excited to see how well this high-resolution model will perform."

NASA SPoRT uses this information to provide Olympic officials experimental, real-time forecasts every six hours using the NASA Unified Weather Research Forecast model (NU-WRF) based at Goddard. The SPoRT team will be providing four forecasts per day to the Korean Meteorological Administration, who will look at this model in conjunction with all the real-time forecast models in the ICE-POP campaign before relaying information to Olympic officials. The NU-WRF is one of five real-time forecast models running in the ICE-POP campaign.

When you run these models together from the different agencies, you can see how one model behaves versus another one. You learn a great deal about your abilities to predict in a forecast model and how to improve it, " Zavodsky said.

To improve the models, scientists will simultaneously run the NU-WRF model at Goddard's Mesoscale Processes Laboratory and examine how adjusting certain parameters in the model change the output, especially to match up with observations made from ground and space instruments.

"If we get an improved model, it opens the possibility of using the model to help improve satellite-based methods for estimating snowfall, and more generally, improves our understanding of clouds, klima, and the water and energy cycles, " Petersen said.

In order to build a better model, Petersen's dream scenario at Pyeongchang is for the GPM mission and ground instruments to simultaneously obtain a good view of a few snowstorms. Then they will have enough information to compare different forecast models and observations, with the goal of improving both approaches to understanding and estimating mountain snowfall.

Kort sagt, Petersen hopes for what a lot of Olympic athletes want in PyeongChang:precipitation and perfection.