Supercomputer hjælper forskere med at finde nye funktioner, mekanismer i tornadoer

På deres mest ekstreme, supercell tordenvejr - dem med vedvarende roterende opadgående - kan forårsage tornadoer, forårsager omfattende ødelæggelser.

Hvordan dannes tornadoer? Hvilke ingredienser kræver de? Og kan de forudsiges tidligt nok til at give rettidige advarsler til offentligheden? Det er alle åbne spørgsmål.

"For omkring to ud af tre gange, når der udsendes en tornadoadvarsel, der er ingen tornado, sagde Leigh Orf, en amerikansk National Science Foundation-finansieret atmosfærisk videnskabsmand ved University of Wisconsin-Madison. "Vi skal gøre det bedre for folk at følge disse advarsler."

Samlet set, tornados fysik er godt forstået, men de små aspekter af deres dannelse og hvordan de vedligeholdes inden for supercell tordenvejr kræver mere forskning. Tornadoer kan ikke undersøges fuldstændigt i et laboratorium, imidlertid, og feltforskning om disse sjældne, isolerede begivenheder er svære at planlægge.

"Vi har ikke fjernmålingsteknologi, der kan fange dynamikken og fysikken i fulde storme med den nødvendige opløsning for at komme til bunds i deres mysterier, "Sagde Orf.

I det sidste årti har Orf har været på forkant med bestræbelserne på at skabe-eller i nogle tilfælde genskabe virtuelle tornadoer ved hjælp af nogle af de mest magtfulde supercomputere i verden. Han har brugt Frontera på Texas Advanced Computing Center-en supercomputer finansieret af U.S.National Science Foundation og det hurtigste system på ethvert universitet i verden-til at fremme sit arbejde.

Den software, Orf udviklede, er den første til at oprette visualiseringer af fuldstændigt løste tornadoer og deres forældresuperceller, der ser ud og opfører sig som dem, der ses i den virkelige verden.

"Denne forskning ville ikke have været mulig uden de unikke beregningsmuligheder, NSF leverer til landets videnskabs- og ingeniørfællesskab, "sagde Edward Walker, en programdirektør i NSF's Office of Cyberinfrastructure. "Disse fund har potentiale til at redde liv ved at give os mulighed for bedre at forstå, hvordan tornadoer dannes og forudsige deres forekomster med bedre nøjagtighed."

Tilføjet Chungu Lu, en programdirektør i NSF's afdeling for geospace og atmosfæriske videnskaber, "Computermodellering er blevet et stærkt værktøj til at hjælpe forskere til at forstå, hvordan tornadoer genereres fra deres forældrestorme. Det er afgørende, at computersimuleringer udføres ved ultrahøj opløsning, at løse alle detaljer i processen, hvorunder en simuleret tornado sker. Orfs team fører an i denne bestræbelse. "

Teamet præsenterede sine nylige resultater på American Geophysical Union Fall 2019 -mødet og American Meteorological Society 2020 årsmøde.