Използване на суперкомпютри за изследване на най-смъртоносните и разрушителни торнадо

След близка среща с торнадо като дете, Лий Орф става обсебен от бурите и сега работи като учен, изучаващ най-смъртоносните и разрушителни торнадо в света, използвайки суперкомпютри.

Когато бях на пет години, къщата на семейството ми беше ударена от мълния и торнадо F4 дойде много близо до къщата ни няколко години по-късно, каза Орф пред Newsweek. Тези събития са оставили незаличима следа.

Ученият разглежда най-мощните суперклетки и торнадо, които регистрират EF4 или EF5 по скалата Enhanced Fujita, използвайки суперкомпютри. От 1950 г. насам САЩ са били засегнати от 59 бури EF5, най-смъртоносната от които е торнадото Джоплин в Мисури през 2011 г., при което загинаха 158 души.

С 420 потвърдени торнадо в Съединените щати досега през 2022 г., сезонът започва силно. през текущата година През март страната беше засегната от рекорден брой торнадо, а през април бяха разпространени опустошения в няколко щата.

Учените са подобрили способността си да прогнозират кога и къде ще ударят суперклетъчни торнадо. [Това са] родителски бури, които произвеждат най-силните торнадо, каза по-рано пред Newsweek Кристофър Вайс, професор по атмосферни науки в Texas Tech University. Тези суперклетъчни бури имат силно въртене в мащаба на самата буря, която се нарича мезоциклон и е средно с диаметър около пет мили.

Въпреки това, връзката между мезоциклона и производството на торнадо остава загадка. Торнадото не се произвеждат от огромното мнозинство суперклетки.

„Огромен въртящ се възходящ поток“

Суперклетката е гръмотевична буря с голям въртящ се възходящ поток, който продължава дълго време.

Според Орф от Университета на Уисконсин-Медисън, те се случват само при специфични атмосферни условия. Те се нуждаят от много влага, много нестабилност в атмосферата и много срязване на вятъра. Сред всички видове гръмотевични бури, суперклетките произвеждат най-силните торнадо. Бурята, която удари Мейфийлд, Кентъки през декември 2021 г., беше скорошен пример за насилствена суперклетка.

Изследванията на Орф включват симулиране на тези огромни торнадо, за да се разбере какво ги кара да се образуват и какво се случва, след като достигнат пълния си потенциал. Слаби, неторнадични вихри се натрупват на едно място под много силен възходящ поток, каза той, и тогава се образуват най-силните торнадо.

Това е вихрово парти и всички са поканени, казва Орф във видео, показващо симулация на образуване на торнадо.

Изглежда, че пространственото съпоставяне на специфични характеристики на бурята, както и времето на събитията, случващи се в бурята, са от ключово значение за образуването на торнадо, каза той пред Newsweek. Вертикални вихри трябва да съществуват в близост до възходящия поток и това трябва да се случи в момент, когато възходящият поток е много силен – това спомага за консолидирането на вече съществуващи клъстери със слабо въртене в торнадо.

И факторите, които допринасят за много силно възходящото течение, са свързани с „вкуса на въздуха“, който бурята поглъща – трябва да е хладно, но не прекалено студено и трябва да съдържа значителен хоризонтал, който гние е отчасти функция на средата, в която се е образувала бурята, както и на локалната среда, образувана от самата буря, казва авторът.

Според него торнадото може да се засили поради изключително силен възходящ поток, който продължава да поглъща правилния вид въздух. Когато торнадо се придвижи твърде далеч в дъждовния, хладен въздух, произведен от бурята, то губи контакт със силния възходящ поток, който го е причинил да се разсее.

Торнадо се появяват в симулациите на Орф, с различни цветове, показващи различни потоци въздух, които се изтеглят нагоре и в бурята. Торнадото разкъсва земята в анимацията, след като се е образувала.

Въпреки че експертите са станали по-добри в прогнозирането къде ще ударят бурите, произвеждащи торнадо, в реалния живот, те все още не могат да предскажат пътя, по който ще поемат или колко силни ще станат, след като се образуват. След като торнадото бъде видяно на земята, може да се оцени общ път.

Значителен фокус е един до два часа преди времето за прогнозиране на поведението на суперклетките и торнадо, каза Орф. Има много препятствия за преодоляване. Необходими са добри данни за наблюдение, за да инициализираме нашите метеорологични модели. За съжаление, технологията за точно вземане на проби от големи обеми от атмосферата все още е недостатъчна, за да даде на нашите модели прецизността, от която се нуждаят, за да правят изключително точни прогнози.

В момента прогнозите за пътя на торнадо се правят почти изключително, след като торнадо е било забелязано или открито. Можем да оценим общия път на торнадо, като погледнем вектора на движение на бурята, след като се образува.

Торнадото обаче не винаги поемат по пътищата, които са предвидени.