Uma campanha de campo financiada pela NASA em andamento na Flórida em 25 de maio tem uma chance real de melhorar a capacidade dos meteorologistas de responder a algumas das questões mais fundamentais sobre o clima:Onde vai chover? Quando? Quantos?

Chamado de Experiência de Processos Convectivos (CPEX), a campanha está usando o laboratório aerotransportado DC-8 da NASA equipado com cinco instrumentos de pesquisa complementares projetados e desenvolvidos na NASA. O avião também carregará pequenos sensores chamados dropsondes, que são lançados do avião e fazem medições à medida que caem. Trabalhando juntos, os instrumentos irão coletar dados detalhados sobre o vento, temperatura e umidade do ar abaixo do avião durante o parto, crescimento e decadência de nuvens convectivas - nuvens formadas por nuvens quentes, ar úmido subindo das águas subtropicais ao redor da Flórida.

"A convecção é simplesmente uma coluna ou bolha de ar quente subindo, "disse o investigador principal do CPEX, Ed Zipser, da Universidade de Utah em Salt Lake City. Esse ar ascendente pode se tornar a semente de uma tempestade; nos trópicos e subtrópicos, incluindo o Sul dos EUA, a convecção é a forma mais comum de formação de precipitação. Nuvens convectivas podem se juntar para formar uma grande tempestade ou até mesmo se tornar um furacão.

Mesmo que a convecção seja um processo atmosférico tão fundamental, o início da convecção tem se mostrado difícil de prever. Bjorn Lambrigtsen do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, um membro da equipe científica do CPEX, explicou o porquê:"A convecção tropical aumenta rapidamente. Surge uma tempestade, faz seu trabalho, e vai embora em uma hora ou assim. E não são muito grandes. "Eles têm normalmente menos de 10 quilômetros de diâmetro. Os satélites não conseguem observar muitos detalhes sobre um elemento tão pequeno, mesmo que estejam olhando para o lugar certo na hora certa . "Para entender o que faz uma tempestade se formar e crescer, precisamos de campanhas de campo. Precisamos voar para onde estão as tempestades, olhe para eles e seu ambiente em detalhes, e medir todos os recursos importantes ao mesmo tempo, "disse Lambrigtsen.

Zipser está particularmente interessado em áreas de convecção profunda, com o topo das nuvens mais alto do que os jatos. "Se você olhar um pôster de férias do Havaí, você vê um céu cheio de pequenas bolas de algodão, "diz ele." Essas nuvens têm apenas alguns quilômetros de profundidade, e você pode tirar uma ducha leve deles. A troposfera sobre os trópicos tem 14 ou 15 quilômetros de profundidade, e a metade superior das nuvens convectivas profundas está cheia de partículas de gelo em vez de gotas líquidas. Se essas nuvens profundas se tornarem mais bem organizadas, crescer em um grande sistema e mover-se sobre a terra, você pode ter difundido, chuvas fortes durante a maior parte do dia. Precisamos descobrir quando a convecção profunda vai se formar e por quê. "

Um mês, Um avião, Cinco instrumentos

A equipe CPEX planeja registrar de 10 a 16 voos em junho, para um total de cerca de 100 horas de voo, se o tempo permitir. Eles esperam registrar toda a evolução das tempestades convectivas, do nascimento à decadência. Eles voarão em qualquer direção que o tempo pareça mais promissor, seja no Golfo do México, o Caribe ou o Oceano Atlântico ocidental. Os dados mais interessantes devem vir quando o avião for capaz de penetrar em convecção profunda, mas moderada, sem a ameaça de raios, coleta de dados de dentro de uma tempestade ou sistema de tempestade.

Os cinco instrumentos da NASA estão voando juntos como um grupo pela primeira vez:

1. ALVORECER, o Doppler Aerosol Wind Lidar, é uma adição relativamente nova ao kit de ferramentas de ciências da Terra da NASA que mede o perfil do vento horizontal abaixo do avião. Foi desenvolvido e é operado pelo Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia. Lambrigtsen observou que, em contraste com dropsondes, que coletam dados apenas dos pontos onde são largados, DAWN coleta uma faixa de dados contínuos ao longo da trajetória de vôo. "É uma das medidas mais importantes para a compreensão da convecção tropical, e não estava disponível até DAWN e sensores semelhantes entraram em cena, "Lambrigtsen disse.
2. APR-2, o radar de precipitação aerotransportado de segunda geração, mede a precipitação e o movimento vertical dentro de tempestades usando o mesmo tipo de polarização dupla, tecnologia dual-Doppler como o radar terrestre do Serviço Meteorológico Nacional. Desenvolvido e operado pela JPL, APR-2 mede a chuva ou partículas de gelo em uma nuvem, que revelam a estrutura da nuvem.
3. Três radiômetros de microondas do JPL medem o que Lambrigtsen chama de "o pão com manteiga da convecção" - temperatura, vapor de água, e a quantidade de líquido nas nuvens:

• HAMSR, o radiômetro de sondagem MMIC (circuito integrado de micro-ondas monolítico) de alta altitude;
• MTHP, o Perfilador de Temperatura e Umidade de Microondas
• MASC, a Sonda Atmosférica de Microondas para Cubesats. Este instrumento experimental testará a possibilidade de voar um radiômetro de micro-ondas miniaturizado em um minúsculo satélite chamado Cubesat. Os cientistas do JPL avaliarão o desempenho do MASC no CPEX para avançar o instrumento ao longo do caminho para a prontidão espacial.

A aeronave DC-8 e a tripulação estão baseadas no Armstrong Flight Research Center da NASA em Palmdale, Califórnia.

Melhor entendimento, Modelos Melhorados

Com uma carreira que remonta à década de 1960, Ed Zipser sabe tão bem como qualquer pessoa como um bom conjunto de dados de pesquisa de campo pode promover a compreensão da atmosfera e melhorar a precisão dos modelos de tempo e clima. "Sabemos desde a década de 1970 que a chave para uma previsão de sucesso é ser capaz de compreender e tratar o papel da convecção, "disse ele." Fizemos muito progresso, mas nenhum dos tratamentos-modelo de convecção é algo que você possa chamar de perfeito. Precisamos observar melhor e entender mais. O CPEX é uma oportunidade muito interessante de aprender mais sobre convecção e sua evolução. "