Forskere overvinder udfordringer med at indsamle nye tyfonobservationer

Som feltforskere ved, nogle gange er den videnskab, du sætter dig for at gøre, ikke det, du ender med at gøre. Men trangen til viden er urokkelig, og videnskabsmænd finder en måde at få arbejdet gjort på, selvom det betyder at ændre kurs, manøvrering af bureaukratiske forhindringer og afvente tilbageslag. Fleksibilitet er nøglen til feltkampagner, og nogle gange er belønningen i de uventede opdagelser.

Et hold af Colorado State University-forskere kan bevidne denne seneste oplevelse. Forskere fra Department of Atmospheric Science sejlede på det amerikanske forskningsfartøj R/V Thomas G. Thompson i august og september for at studere nedbør i det tropiske vestlige Stillehav. Deres projekt, udbredelse af intra-sæsonbestemte tropiske svingninger, eller PISTON, søger en bedre forståelse af nedbørsprocesser i dette område, for bedre at forstå vejret på tværs af det maritime kontinent, i det sydøstlige kontinentale Asien, og endda i U.S.A.

"PISTON havde mange udfordringer, fordi det var et komplekst, internationalt eksperiment. Men mange af de udfordringer, vi stod over for, kommer med forretningen med at udføre denne type videnskab, " sagde professor Steven Rutledge, ledende hovedefterforsker for PISTONs atmosfæriske komponent. "Til sidst, det hele lykkedes."

Et komplekst sæt faktorer bidrager til tropisk vejr, kræver, at PISTON er en omfattende feltkampagne, der involverer intensiv numerisk modellering og observation. Fjorten universiteter og flere nationale og internationale organisationer samarbejdede om projektet, med finansiering af den amerikanske del leveret af Office of Naval Research.

Tager en omvej

Som med ethvert job så stort og kompliceret, PISTON stødte på nogle udfordringer undervejs. PISTON blev omdirigeret til internationalt farvand langt øst for Filippinerne, efter at Filippinerne nægtede samarbejdet tilladelse til at udføre forskning i Det Sydkinesiske Hav lige vest for landets største ø, Luzon.

"Ændringen i placering gjorde det muligt for os at lave anden videnskab, at undersøge atmosfæren og havet før, under og efter tyfonernes passage, " sagde Rutledge.

Rutledges forskningsgruppe indsatte PISTONs to hovedinstrumenter til måling af atmosfæriske egenskaber, den nye SEA-POL C-bånd polarimetriske radar – på sin anden opgave siden den blev designet og bygget hos CSU – og et CSU radiosondesystem. Holdet udførte kontinuerlige radar- og atmosfæriske lydobservationer på to 30-dages krydstogter, indsamle et væld af data, som vil tage mindst to år at analysere. Nogle af tyfonobservationerne var de første af deres slags.

"At gå øst for Luzon ind i internationalt farvand gjorde det muligt for os at samle nogle unikke, førstegangsobservationer, hvor en skibsbaseret polarimetrisk radar, SEA-POL, dokumenterede nedbørsmønstrene af spiral- og ydre bånd forbundet med flere tyfoner."

Oplever tekniske vanskeligheder

Før CSU-forskerne var i stand til at indsamle data, imidlertid, de klarede endnu et tilbageslag. En af R/V Thompsons hovedmotorer blev overophedet, mens de sejlede fra Den Bengalske Bugt for at hente PISTON-besætningen i det sydlige Taiwan. Det tog en hel uge at udskifte alle topstykker på motoren, mens CSU-holdet ventede på forsinkelsen i havnebyen Kaohsiung, Taiwan.

"Når teknologi bruges i marken under stressede forhold, ting går i stykker af og til, hvilket er svært at værdsætte for en modelbygger som mig, som for det meste sidder foran sin computerskærm hele dagen, " sagde professor Eric Maloney, der ledede udviklingen af ​​videnskabsplanen for PISTON. "Det er godt for skrivebordsbundne mennesker som mig at gå ud i marken og sætte pris på dette af og til."

Når først er i gang, forskere sporede store regnbånd og deres interaktioner med den daglige cyklus af nedbør, tyfoner og atmosfæriske bølger, ved hjælp af en række værktøjer og sofistikerede regionale modeller, herunder RAMS-modellen udviklet og vedligeholdt af professor Sue van den Heevers forskningsgruppe ved CSU. Maloney og videnskabsmanden Emily Riley Dellaripa stod i spidsen for en stor modelleringskomponent, og lektor Michael Bell og hans gruppe ledede prognoser, leverer daglige prognoseresuméer til forskere på R/V Thompson. Van den Heever og hendes gruppe var involveret i PISTONs numeriske modelleringsaktiviteter, og professor i elektro- og computerteknik V. Chandrasekar ledede SEA-POL ingeniørteamet (Jim George, Francesc Junyent og Alex Morin) for at sikre, at SEA-POL var i topform til den strenge indsættelse. Mere end 20 andre kandidatstuderende og forskere fra Maloney, Klokke, Rutledge og van den Heever forskningsgrupper bidrog til feltobservationer, prognose, databehandling og modellering.

Modellerings- og dataanalyseaktiviteter vil fortsætte de næste par år, herunder analyse og sammenligning af modelresultater med observationer taget i felten. Og PISTON-forskere får muligvis en chance for at gense de forskningsmål, de oprindeligt foreslog. Der er en mulighed for, at Filippinerne vil godkende en rejse ind i Det Sydkinesiske Hav, projektets oprindelige destination, næste sommer. Uanset, forskerne er parate til at tilpasse og improvisere efter behov, fordi, som Rutledge påpeger, det er en væsentlig del af jobbet.

"Feltarbejde handler om at tilpasse sig i farten."