Le week-end dernier, un blizzard majeur a recouvert la côte Est d'un blanc poudreux. À certains endroits, les vents d'hiver ont dépassé 70 milles à l'heure, tandis que des averses se sont accumulées sur plus de 12 pouces de glace. Mais alors même que les vents violents et la faible visibilité ont immobilisé plus de 5 000 vols dans les aéroports du nord-est, deux petits avions équipés de capteurs et d'équipements scientifiques sont restés dans les airs, courant après la tempête alors qu'elle balayait la côte atlantique.
Les pilotes, techniciens et chercheurs à bord devaient simultanément faire fonctionner l'engin et les instruments, tout en écoutant attentivement les instructions des membres de l'équipe au sol. "Imaginez, vous obtenez ces informations par tuyau d'incendie et vous êtes dans un avion en turbulence dans une tempête de neige", explique Sandra Yuter, experte en météo et climat à la North Carolina State University, qui était la scientifique principale de la mission supervisant le vol depuis le sol. . «C'est très intense; vous revenez et vous êtes complètement épuisé.”
Le vol faisait partie d'une deuxième série d'expériences aériennes de chasse aux tempêtes qui ont commencé en 2020, menées pour l'enquête de la NASA sur la microphysique et les précipitations pour les tempêtes de neige menaçant la côte atlantique, ou IMPACTS. Planant à travers et au-dessus des nuages, les deux avions de recherche ont l'avantage unique de collecter des données directement à partir des blizzards au fur et à mesure qu'ils se déroulent, donnant une nouvelle perspective sur la façon dont les phénomènes se forment et se développent.
En comprenant la nature de ces tempêtes hivernales, cette équipe de scientifiques de l'atmosphère peut aider à améliorer les prévisions des niveaux de chutes de neige potentiellement dangereux. "Nous en savons beaucoup sur la structure générale des tempêtes, mais ce que nous ne savons pas, c'est pourquoi exactement l'intensité de la neige est répartie comme elle l'est pour chaque tempête", explique Lynn McMurdie, professeure agrégée de recherche à l'Université de Washington. et chercheur principal d'IMPACTS. Le projet se concentre sur les phénomènes météorologiques hivernaux dans les latitudes moyennes du nord-est des États-Unis. Les tempêtes de latitude moyenne se produisent toute l'année, mais sont plus faibles en été et entraînent généralement de la pluie car la température plus chaude dans la basse atmosphère fait fondre la neige à mesure qu'elle tombe, explique McMurdie.
Les tempêtes de neige dans le nord-est rendent souvent les voyages dangereux, provoquent des voiles blancs et créent des conditions de blizzard d'urgence. Mais les prévisions sont connues pour avoir de grandes lacunes dans leurs prévisions, y compris celles de la tempête du week-end dernier. «Ils allaient partout», explique McMurdie, qui a également travaillé sur les contrôles au sol de la mission. « Nous savions que ça allait arriver. Nous ne savions tout simplement pas, d'accord, est-ce que ça va anéantir New York? À quelle distance à l'intérieur des terres ? Est-ce que tout allait rester offshore ?"
Lorsque @NASA_Wallops est fermé en raison de la même tempête que vous souhaitez prenez l'avion, vous amenez le centre des opérations dans une salle de conférence d'hôtel ! Sur la photo, le chef de projet @McMurdieLynn, les coordonnateurs de vol et les scientifiques de la mission pour l'événement d'aujourd'hui. @NASAEarth pic.twitter.com/E6Vs5zbadO
– IMPACTS (@SnowIMPACTS) 29 janvier 2022
Le moment et les régions les plus durement touchés sont souvent difficiles à prévoir, surtout lorsqu'on regarde trop loin l'événement, dit Yuter. "Souvent, lorsque vous recevez une prévision de tempête de neige, cela indique quelque chose comme 3 à 8 pouces, et la neige devrait commencer dans l'après-midi et se poursuivre dans la soirée. C'est une gamme énorme », dit-elle.
Une façon d'aider à réduire une partie de cette variabilité dans les modèles est de décompresser la formation d'un phénomène météorologique sous-étudié :les bandes de neige. Ces rubans longs et étroits peuvent déverser de grandes quantités de neige et de précipitations dans leur sillage. "Nous avons toujours été conscients que la distribution des précipitations, qu'il s'agisse de pluie ou de neige, lors d'une tempête n'est pas uniforme", déclare McMurdie. «Tout le monde ne reçoit pas le même montant partout pour toute la tempête. Mais l'une des façons dont il pourrait devenir variable est à partir de ces bandes étroites"
En règle générale, il existe deux types courants de bandes de neige :les bandes primaires qui sont souvent très longues et peuvent couvrir plusieurs états en longueur, et les bandes multiples qui se produisent dans une série de rangées plus petites et ont à peu près la taille de quelques comtés. Le type de bande de neige et son activité peuvent influencer la raison pour laquelle une ville accumule plusieurs pieds de neige, tandis qu'une ville à proximité n'en reçoit que quelques centimètres, explique Yuter. Mais les deux types peuvent produire beaucoup de précipitations.
C'est pourquoi l'équipe examine si les propriétés des particules dans les nuages - comme la taille, la teneur en eau et la quantité - pourraient contribuer aux bandes de neige avec des chutes de neige plus abondantes. "Tout le monde aime penser que la neige est toujours ces belles dendrites en forme d'étoile, mais c'est en fait très salissant", dit McMurdie. "L'une des choses qui peuvent arriver est qu'une tempête a beaucoup de mouvement vers le haut et qu'elle est très vigoureuse. Au fur et à mesure que l'air monte, il se refroidit et se condense, et vous faites de petites gouttes d'eau minuscules dans le nuage.
Ces petites gouttelettes d'eau se fondent sur d'autres particules de glace dans le nuage pour faire de la neige, qui est captée par la réflectivité radar vue sur les prévisions météorologiques, dit-elle. Mais les couleurs radar à plus haute intensité n'indiquent pas nécessairement plus de neige pour une zone. "Il y a beaucoup de facteurs qui entrent en jeu", explique McMurdie. "Les [lectures radar lumineuses] peuvent simplement signifier qu'il y a de plus grosses particules de neige."
Une fois que la neige se forme dans les nuages et les bandes atmosphériques, cela peut prendre encore une heure ou deux avant qu'elle n'atteigne le sol, dit Yuter. Lorsqu'elles traversent différents environnements du ciel, les particules peuvent se transformer, donnant encore plus d'indices sur les conditions d'une tempête de neige.
« Chaque tempête est différente », dit McMurdie. "Certaines tempêtes n'ont pas vraiment une structure en bandes, mais il neige quand même assez bien. Celui de ce week-end avait des groupes partout qui devenaient fous. Et nous sommes comme ce qui se passe ici? Nous ne savons pas quoi penser de cela.
Les modèles de bandes de neige ont longtemps été observés sur les radars et les capteurs météorologiques, mais les experts n'ont pas été en mesure de déterminer pourquoi et comment ils se forment. Pour mieux comprendre leur dynamique, l'équipe IMPACTS utilise deux avions de la NASA :l'avion P-3 Orion et l'avion à haute altitude ER-2. Le P-3, un turbopropulseur à quatre moteurs, vole jusqu'à 26 000 pieds, traversant les nuages pour collecter des échantillons de particules de neige ainsi que la température, l'humidité et d'autres mesures atmosphériques.
L'ER-2, quant à lui, survole la tempête à environ 65 000 pieds et utilise un équipement de télédétection similaire à ceux des satellites météorologiques. Parce que l'avion peut voler plus près de la tempête que les satellites en orbite, il est capable de capturer des données à une résolution spatiale plus élevée. Pendant ce temps, les équipes au sol suivent la trajectoire de la tempête avec un radar qui mesure les propriétés des nuages.
La préparation commence des jours à l'avance afin que les avions puissent être déplacés vers des aérodromes suffisamment sûrs pour décoller le jour de la tempête. Avec le nord-est du 29 janvier, l'équipe a décidé de déplacer le P-3 de sa base de Wallops, en Virginie, vers un aérodrome près de Dayton, dans l'Ohio. L'ensemble du vol a duré environ huit heures, dont environ six passées au cœur de la tempête. En règle générale, les tempêtes de neige permettent un vol en douceur, dit Yuter, mais les avions ont rencontré des turbulences surprenantes alors qu'ils survolaient le golfe du Maine samedi dernier.
"Souvent, lorsque vous faites des observations, vous avez quelques idées initiales, mais Mère Nature vous surprend", note Yuter. "C'était définitivement un cas où nous avons été surpris de voir à quel point c'était turbulent dans ce qui ressemblait à une tempête qui s'affaiblissait."
Le projet @SnowIMPACTS de la NASA collecte d'excellentes données sur le blizzard. Le radar @UofOklahoma @raxpol et une équipe de @UofIllinois sont à Plymouth MA. Université Stony Brook. @SoMAS collecte des données du campus et de Smith Point NY. L'équipe @millersvilleu est à Brick NJ. pic.twitter.com/wmnldGBPmL
– Région Est du NWS (@NWSEastern) 29 janvier 2022
La raison de la course rocheuse reste un mystère, dit Yuter, mais l'équipe d'IMPACTS pourrait obtenir des réponses après l'analyse des lectures et des échantillons. L'équipe a suivi la tempête hivernale majeure qui se prépare actuellement à travers les États-Unis avec des vols prévus pour le Midwest le 3 février et pour le nord-est le 4 février. Ils prévoient de continuer à effectuer des vols jusqu'en février tout en explorant le lien potentiel entre les bandes de neige et les chutes de neige. . Grâce à une technologie plus avancée, la mission a la possibilité de fournir un nouvel ensemble de données qui pourrait montrer comment les bandes de neige sont prises en compte dans les prévisions, a déclaré McMurdie.
"Nous ne pouvons pas empêcher [les tempêtes de neige] de se produire, mais si nous pouvons les prévoir avec moins d'incertitude", ajoute-t-elle. « Ensuite, les gens pourraient être préparés à une gamme appropriée de conditions.
"J'espère que nous pourrons améliorer nos prévisions à l'avenir."
