Algumas grandes ideias nascem de anos de pesquisa meticulosa. Outros são extraídos do enredo do filme "Twister".

Este último é como Paul Markowski, professor de meteorologia, e Yvette Richardson, professor de meteorologia e reitor associado de ensino de graduação, Penn State College of Earth and Mineral Sciences, definir um curso para criar e lançar sondas em tempestades para, como eles dizem, "revolucionar nossa compreensão de como os tornados se formam."

Em "Twister, "As sondas são lançadas em uma tempestade usando o controle de cruzeiro para conduzir um caminhão cheio de sensores até um tornado. Pesquisadores da Penn State, buscando preencher um vazio nos dados termodinâmicos capturados dentro e ao redor das tempestades, começou a procurar maneiras de inventar algo semelhante.

Usando um par de balões de hélio, Scott Richardson, pesquisador sênior associado em meteorologia e ciências atmosféricas, desenvolveu um sistema de entrega de baixo custo para sondas disponíveis comercialmente. A sonda de 13 gramas usa dois balões para atingir altitude antes que um balão seja lançado remotamente, permitindo a sonda, carregado pelo balão restante, flutuar com os ventos.

Cada dispositivo é capaz de medir a temperatura, umidade, pressão e localização GPS em tempo real. Os pesquisadores são capazes de rastrear até 34 sondas, embora esse número aumente para centenas no mais novo protótipo de sonda.

"Em 'Twister, 'sondas foram levitadas por um tornado, "Markowski disse." Nós apenas colocamos as sondas acima do solo e o campo de vento interno da tempestade os atrai. Se você tiver o tipo certo de tempestade e lançar de uma área sensível, é difícil perder. "

Em maio, Markowski e Yvette Richardson, armado com dezenas de sondas e três tanques de hélio de 175 libras amarrados ao chão de uma van de passageiros, passou uma semana viajando 2, 200 milhas, perseguindo tempestades nas Grandes Planícies para testar os dispositivos. Lá, eles tiveram vários lançamentos bem-sucedidos em tempestades de supercélulas - o precursor mais provável de um tornado - incluindo lançamentos perto de Mannsville, Oklahoma, e Gove City, Kansas, , onde mais de 20 sondas passaram por cada uma das tempestades por cerca de 90 minutos, coleta de dados que antes eram apenas estimados por meio de modelagem computacional.

"Adoraríamos ter voado mais, mas é assim que poderíamos inflar naquele período, "Markowski disse." Tivemos sorte que a tempestade estava se movendo lentamente. "

Enquanto Markowski e Yvette Richardson enchiam e prendiam apressadamente balões a sondas a cerca de três minutos por clipe, em meio a chuva e ventos fortes em um campo, eles tinham um pensamento recorrente enquanto os dispositivos eram erguidos em direção ao céu:Será que isso vai funcionar?

"Embora tivéssemos planejado com a maior antecedência possível, havia o risco de não funcionar, "disse Yvette Richardson.

Mas funcionou. Cálculos para determinar os melhores pontos de lançamento, feito em Penn State por Shawn Murdzek, um pesquisador de graduação, provou ser eficaz e as sondas dispersas de forma eficiente e uniforme.

Com radar, Os meteorologistas têm uma visão ampla do campo de vento de uma tempestade, mas sabem pouco sobre como as forças associadas à temperatura e à pressão podem alterar esse vento. Esta pesquisa visa explicar por que os ventos evoluem e o que causa a formação de tornados.

"Os radares estão nos dando o que os ventos estão fazendo e essas sondas nos dizem como é o padrão de temperatura em relação ao vento, "Yvette Richardson disse.

A próxima etapa será vincular os dados de temperatura recém-encontrados aos dados de vento do radar para começar a pesquisar padrões. Conhecer essa relação pode ajudar os meteorologistas a prever melhor se uma tempestade supercélula se transformará em um tornado.

"Conhecer a termodinâmica dentro de uma tempestade nos ajuda a avaliar nossas teorias sobre como os tornados se formam, "Yvette Richardson disse." Agora, eles são todos baseados em nossas suposições de sua aparência, tanto de modelos numéricos quanto de observações que temos de carros que circulam sob uma tempestade. Sabemos como a temperatura varia ao longo do solo, mas não acima disso. Esta pesquisa adiciona esse elo que faltava. "

Agora que eles sabem que funciona, a próxima etapa é aumentar a aposta.

Os pesquisadores trabalham com uma empresa que está desenvolvendo um protótipo muito mais leve, que vai reduzir o tamanho dos balões, reduzindo os tempos de enchimento e aumentando a probabilidade de serem sugados por uma tempestade. Outras opções, como balões que podem ser inflados com antecedência, também estão sendo perseguidos.

Em breve Markowski e Yvette Richardson retornarão às Grandes Planícies com mais mãos e as sondas atualizadas.

"Queremos muito levar nossos alunos lá fora. Seria ótimo para eles e também nos dar mais pares de mãos, "Markowski disse." Acho que você vai ouvir muito sobre isso nos próximos cinco anos. Gostamos das tendências. Mais leve, menor, mais sondas podem ser rastreadas. Na verdade, todas as estrelas estão se alinhando para obter ganhos em nossa compreensão de tempestades e tornados. "

Logo no início, Markowski e Yvette Richardson sonhavam com esforços para entregar sondas às tempestades. Nos estágios iniciais do empreendimento, eles se juntaram a Jack Langelaan, professor associado de engenharia aeroespacial, e o estudante de doutorado em engenharia aeroespacial John Bird, usar foguetes para liberar sondas com pára-quedas que poderiam ser atraídas para tempestades. A equipe também incluiu Mike Hickner, que foi encarregado de melhorar a biodegradabilidade das sondas, diminuindo o impacto ambiental.

Em sua busca por este sistema de entrega de alta tecnologia, Markowski e Yvette Richardson começaram a procurar opções que pudessem fazer sua pesquisa decolar. Depois de anos de brainstorming, a abordagem de dois balões emergiu como a solução mais pronta para o campo. Contudo, muitos dos objetivos da colaboração original, como a criação de dispositivos biodegradáveis ​​a baixo custo, permanecer.

"Em última análise, compreensão é necessária para tornar os avisos ao público melhores, "disse Markowski." Para melhorar os avisos, você precisa de uma melhoria na tecnologia, uma melhoria na compreensão básica, ou ambos. Os cientistas geralmente estão empenhados em melhorar a compreensão, em vez de aprimorar a tecnologia, mas este projeto envolvendo cientistas e engenheiros nos deu a chance de fazer ambos. "