Najambiciozniji vremenski eksperiment: tornado zamka od 1000 četvornih milja

Najveći svjetski lov na tornada je zapeo. Nalazim se u improviziranom zapovjednom centru u konferencijskoj sobi hotela Holiday Inn Express u Perryju, Oklahoma, i 35 znanstvenici pokušavaju odlučiti gdje, ovog oblačnog svibanjskog jutra, rasporediti parkiranih 50 kamiona natovarenih opremom vani. Prvi veliki olujni sustav ekspedicije formira se jugozapadno od nas, u Teksasu, i vjerojatno je dovesti do superćelija, masivnih rotirajućih grmljavinskih oluja koje zauzvrat mogu pokrenuti jedan ili više twistera. Vrlo obećavajuće. Ali Lou Wicker, voditelj tima iz Nacionalnog laboratorija za jake oluje, vidi problem. Podiže pogled s radarskog zaslona. "Pedeset milja na sat", kaže. Prebrzo.

Popularna slika lova na tornado je nekoliko kamiona koji jure ravnicama, leteći po zemlji, u potjeri za čudovišnim lijevcima, ali Wicker's projekt, drugi eksperiment Verification of the Origin of Rotation in Tornadoes Experiment, poznat kao VORTEX2, zahtijeva vrlo različitu vrstu loviti. Cilj dvogodišnjeg vladinog terenskog eksperimenta vrijednog 12 milijuna dolara nije samo približiti se tornadu, već ga okružiti i uhvatiti dovoljno podataka da ga se točno ponovno stvori u računalnom modelu. S armadom kamiona i kombija, 140 članova posade i nekoliko tona opreme—od 40 stopa visokog prijenosnog radija jarbola do vremenskih balona do bespilotne letjelice—uspjeh zahtijeva puno više od same odvažne vožnje. Zahtijeva mnogo metodičkog planiranja, što zauzvrat zahtijeva mnogo informacija unaprijed. "Teško je to učiniti čak i u danima sa sporim olujama", kaže Josh Wurman, voditelj tima iz Centra za istraživanje vremenskih nepogoda. "To je na granici nemogućeg na dan kao što je današnji."

Sada, s još samo pet tjedana do kraja sezone lova na oluje, VORTEX2 tim jedva čeka krenuti. Svake godine u SAD-u se prijavi samo oko 1000 tornada, a ta je rijetkost glavni izazov u lovu na oluje. Tornada se neočekivano sruše, naprave užasnu štetu i nestanu. Istraživači imaju oskudne podatke na koje se mogu osloniti dok pokušavaju odrediti gdje i kada će sljedeći udar udariti. To otežava njihovo jurenje, a pružanje pouzdanih upozorenja još teže. Zapravo, 70 posto upozorenja na tornado su lažni alarmi. Kao rezultat toga, ljudi iduće upozorenje shvaćaju mnogo manje ozbiljno. "Otkrivamo rotaciju i izdajemo upozorenje jer se bojimo da to ne učinimo", kaže Don Burgess, voditelj tima koji honorarno radi kao meteorolog istraživač na Sveučilištu
iz Oklahome.

Pokušavajući poboljšati situaciju, tim VORTEX2 suočava se s problemom kokoši i jajeta: presretanje više tornada zahtijeva bolje modele predviđanja, ali bolji modeli predviđanja zahtijevaju više presretanja tornada. Kada je VORTEX2 završio prošlogodišnji lov, tim je uspio okružiti samo jednog twistera, u LaGrangeu, Wyoming. Bio je to veliki ulov, ali, kako kaže Wurman, "jedan tornado nije dovoljan."

Wicker stavlja prst na kartu. "Ovdje", kaže, pokazujući na predviđeno središte olujne aktivnosti, mjesto oko 40 milja istočno. Budući da većina tornada juri brzinom od oko 20 km/h, tipična strategija potjere je voziti uz njih i postaviti senzore i instrumente za prikupljanje podataka u hodu. Ali oluja koja se brzo kreće zahtijeva mnogo drugačije manevriranje. Članovi tima moraju se brzo raširiti, objašnjava Wicker, preduhitriti oluju i postaviti krug instrumenata sposoban izmjeriti sve što se događa unutar područja od oko 1000 četvornih milja i zatim čekati da se tornado zavrti to. Ipak, upozorava, čak i uz nekoliko sati pripreme i veliki otisak, okružiti pokretno područje katastrofe neće biti lako. “Teško je loviti oluje od 50 milja na sat kada ste sami, a kamoli s 50 vozila”, kaže. "S ovoliko ljudi, to je kao da pokušavate obavljati poslove s automobilom punim djece koja sva moraju uzeti pauze za kupaonicu u različito vrijeme."

Trenutačno bi pomogli i bolji vozači. Tehničar prekida sastanak kako bi objavio da se dogodila nesreća, a Wurman odlazi na parkiralište kako bi procijenio štetu. U cijeloj pripremnoj gužvi, jedan od 10 Doppler radarskih kamiona voznog parka je ušao u drugi, oštećujući vezu između radara i internih računala, bitan dio oba kamioni. Popravci bi mogli trajati satima.

Wurman gleda u kamione i odmahuje glavom. "Zalijepili smo puno polomljenih dijelova na mojim kamionima u proteklih 10 godina", kaže on, "ali ovo je otprilike najgori mogući scenarij."

ZAŠTO CASE?

Projekt VORTEX najambiciozniji je svjetski pokušaj razumijevanja tornada. Kada je Nacionalni laboratorij za jake oluje proveo izvorne terenske eksperimente VORTEX 1994. i 1995., Wicker i Wurman je, zajedno s meteorolozima Haroldom Brooksom i Donom Burgessom, postao prvi znanstvenici koji su tornado okružili radarom kamioni. Sa svojim "Dopplerom na kotačima" uspjeli su snimiti rijetke prizemne poglede na tornada i po prvi put dokumentirati cijeli životni ciklus twistera.

No temeljna pitanja ostaju. Na primjer, zašto uopće nastaju lijevci i što neke tornade čini snažnima dok su drugi jedva pramen? Što ih pokreće? Razumijevanjem osnovne mehanike twistera, Wicker i njegov tim nastoje poboljšati vrijeme upozorenja na tornado s 13 na 50 minuta i, u konačnici, ublažiti materijalnu štetu i spasiti živote.

VORTEX2 uključuje više istraživača, nove mobilne vremenske senzore i poboljšane tehnike predviđanja. Obnovljeni trud već se isplati. Prošlogodišnji ulov u LaGrangeu najopsežnije je dokumentiran tornado u povijesti. Ovog mjeseca znanstvenici će se sastati u Coloradu kako bi podijelili podatke za analizu. Odatle, jedan od velikih ciljeva je razviti desetke računalnih modela koji će raditi istovremeno, analizirajući u stvarnom vremenu podatke o oluji iz minute u minutu, svaki od njih izračunava različite ulaze: veće kišne kapi, jače vjetrove, veće vlažnost. Kombinirani rezultati proizveli bi mnogo konkretnija nagađanja o budućim uvjetima, tako da prognostičari suočeni s, recimo, formacijom superćelija 10 milja sjeverno od Chicaga mogli izbjeći izdavanje općeg upozorenja za cijelo gradsko područje i umjesto toga objaviti točnije vjerojatnosti za daleko manje područje.

Današnja upozorenja o teškim vremenskim uvjetima uvelike se oslanjaju na podatke koje je prikupio NEXRAD, mreža od 159 stacionarnih Doppler radara kojima upravlja Nacionalna meteorološka služba. Ali stacionarni radar često je predaleko od grmljavinske oluje. Njegovi se signali šire poput zrake svjetiljke, postajući sve raspršeniji što dalje odmiču. Radar također putuje u jednoj ravnini, tako da promašuje niže dijelove atmosfere dok se Zemlja zavija ispod njega.

VORTEX2 rješenje je približiti se i snimiti superćeliju iz svakog zamislivog kuta. Radio-upravljani bespilotni zrakoplov leti po oblacima prikupljajući podatke o strujama zraka koji hrane superćeliju. Članovi tima voze vozila s instrumentima montiranim na krovu ispod oluje kako bi uzorkovali uvjete poput temperature i vlažnosti. Video kamere postavljene na platforme otporne na tornado snimaju aktivnosti unutar lijevka.

Robusne prognoze oluja koje bi trebale proizaći iz ove vrste nadzora pružit će bolja upozorenja o olujama i također poboljšati obrasce leta u zračnoj luci, indekse šumskih požara i planiranje grada. Mogli bi čak i smanjiti račune za struju. Komunalna poduzeća oslanjaju se na upozorenja o oluji kako bi odredila koliko električne energije trebaju za proizvodnju i jesu li prognoze su pogrešne, tvrtke moraju kupovati energiju u zadnji čas uz premiju, prenoseći troškove na potrošači. "Ne bih se iznenadio", kaže Brooks, "ako pogledamo 30 godina unatrag i pokažemo da su modeli, s društvenog stajališta, važniji od bilo čega što ima veze s upozorenjima na tornado."

Ove godine Nacionalna uprava za oceane i atmosferu počet će nadograđivati ​​NEXRAD novim radarima s dvostrukom polarizacijom, koji su već standardni dio naoružanja VORTEX2, koji šalje vodoravne i okomite mikrovalove za točnije čitanje neba i razlikovanje snijega, leda i kišne kapi. U tijeku je i projekt opremanja tornjeva mobilnih telefona i krovova diljem zemlje s tisućama Doppler jedinica. Za sada je, međutim, najbolji način da pronađete tornada još uvijek da uđete u kamion i odete ih tražiti. "Mislim da ovaj posao nikada nećemo raditi iz fotelja", kaže Wicker.

POSTAVLJANJE ZAMKE

Wicker i drugi čelnici dali su najbolju pretpostavku: Oluja će udariti sjeveroistočno od Oklahoma Cityja do 4 popodne, ostavljajući posadi samo nekoliko sati da savršeno pozicioniraju 50 vozila preko rešetke veličine Rhodea otok. No, u 10:30 još uvijek se organiziramo na parkiralištu hotela. Napokon, u 11, Wicker mene i jednog od svojih diplomiranih studenata ugura u kombi i odvezemo se, a kasnije slijede dva od 10 radarskih kamiona koji čine mobilni Doppler sustav. Idemo prema sjevernoj granici mreže, udaljenoj oko 25 milja, gdje će naše radarske antene izdaleka pratiti oluju.

Tehničari su u međuvremenu uspjeli popraviti oštećene radarske kamione, koji su sada krenuli 40 milja jugoistočno od nas prema Stroudu, bliže središtu mreže. Pojedinačni skupovi podataka Doppler radara korisni su za praćenje razvoja oluje, ali koordinirani podaci iz više jedinica daleko su više otkrivajući, jednako kao malo različite vizualne slike u kombinaciji, kao u trodimenzionalnom prikazu, mogu pružiti više informacija o dubina.

U blizinu Coylea stižemo za 30 minuta, ali ne možemo jednostavno parkirati i čekati. Radar zahtijeva otvoren vidokrug, tako da sljedeća dva sata provodimo tražeći mjesto koje nije zaklonjeno kućama, drvećem ili brdima. Naposljetku nalazimo ravan, otvoren komad zemlje i zaustavljamo se. Oblačno nebo čini me nervoznom. Nalazimo se na rubu mreže, koliko možemo biti udaljeni od predviđenog epicentra oluje, ali nijedna pozicija nije sigurna. U SAD-u se tornado općenito kreće od jugozapada prema sjeveroistoku, nošen kombiniranim djelovanjem mlazne struje i toplih struja koje se uzdižu iz Meksičkog zaljeva, ali može iznenada promijeniti smjer.

Razmišljam o ovoj činjenici dok izlazimo iz kombija i obraćam posebnu pozornost na to kako vjetar koji se diže savija visoku travu. Crveni kamionet usporava i zaustavlja se pokraj nas. "Hoćemo li biti pogođeni?" – pita vozač. Wicker pokazuje prema nebu na dostupne dokaze: udubljenje na stražnjoj strani mrlje sivkastih, pufnastih oblaka. "To je mjesto gdje se toplo silazno strujanje obavija oko stražnjeg dijela oluje", kaže on. "Ova će stvar vjerojatno proizvesti tornado za sat vremena." Vozač kima glavom. "Cijenim to", kaže on i odveze se.

Munje bljesnu, a Wicker me uputi natrag u minivan. Teške kapi kiše počinju udarati o prozore. Još jednom gucne Dr Pepper, svoju treću limenku u danu, a mi čekamo, skenirajući radarske podatke i trenutne poruke ostatka tima. Ništa. Sat vremena kasnije, oluja mijenja smjer i počinje se kretati južno prema Oklahoma Cityju, i počinjem uviđati koliko malo tko zapravo zna o tornadima i koliko je to opasno. Wicker prima trenutnu poruku iz Nacionalnog meteorološkog centra, 100 milja daleko u Normanu. Viđen je tornado, ali ne u blizini Oklahoma Cityja, kako je predviđeno. Zapravo, sletio je u Wickerov rodni grad, Norman, ni 200 metara od Nacionalnog meteorološkog centra. Zatim dolaze novinski izvještaji: Tuča udara u kuće u blizini Moorea. Automobili su se prevrnuli na Interstateu 40. Izbrisana benzinska postaja u Shawneeju. U Oklahomi ima najmanje 58 twistera, a do kraja dana ubili bi troje ljudi. Wurmanov mobitel zvoni. To je njegov otac, zove da provjeri je li na sigurnom. "Previše sigurno", odgovara Wurman.

MODELIRANJE OLUJE

Većina tornada je pobjegla, kaže Wicker, tri mjeseca kasnije za njegovim stolom u Normanu, a ta skorojevićka bacila je mrlju na projekt tjedan dana. "Nakon toga smo donijeli namjernu odluku da se razbijemo." To je značilo odlazak ranije ujutro i manje pauza tijekom dana. Uz određenu suradnju vremenskih prilika, VORTEX2 je presreo 20 tornada do završetka ekspedicije u lipnju. "Puno se čudnih stvari pojavilo u igri", kaže Wicker.

Tijekom dvogodišnjeg projekta, tim je prikupio više od 50 terabajta podataka, a sada će proizvesti najdetaljniju anatomiju tornada ikad sastavljenu. "To je sramota bogatstva", kaže Wurman. "Imat ćemo podatke koje ćemo prežvakavati godinama."

Istraživači posebnu pozornost obraćaju na podatke o vjetru unutar i oko oluje tornada koja mogao bi otkriti kako prevrtljivci gule krovove s kuća i sravnjuju gradove, u nastojanju da poboljšaju gradnju šifre. "Tornado F-5 će sve srušiti", kaže Wicker. “Ali za manje događaje, možete učiniti da vaša kuća prilično dobro preživi. Samo košta više novca.”

Dok prolazim kraj olupine nakon tornada od 10. svibnja na putu do zračne luke u Oklahoma Cityju, takvo se ulaganje čini mudrim. Ogromna iščupana stabla nižu se duž autoceste. Oluja je srušila krov i srušila zidove Loveove benzinske postaje, ostavljajući samo iskrivljene metalne potporne grede. Taksist mi je rekao da se njegova sestra sakrila od tornada u zamrzivaču benzinske postaje. Zvala ga je, prestravljena, ali dok je uspio doći do nje, oluja je prošla. "Bilo je tako brzo gotovo", kaže pucketajući prstima.

DOMAĆI TENK TORNADO

Tornado može sakupiti isto toliko kinetičke energije kao bomba, stoga veteran lovac na oluje Reed Timmer i njegov tim, koji glume u serija Discovery Channela Lovci na oluje, sami su napravili tenk od četiri tone nazvan Dominator kako bi ostali sigurni na posao.

Tim je počeo tako što je iščupao Chevy Tahoe iz 2007., a zatim ga zamotao u čeličnu školjku kalibra 16. Kako bi ojačali metalni lim, poprskali su ga četvrt inča debelom, neprobojnom kombinacijom kevlara i poliuretana pod nazivom Rhino Lining. "Možete ga udariti maljem i odmah će se odbiti", kaže Timmer. Također su ugradili neprobojne prozore od pola inča debelih ploča polikarbonata, plastike koja je dovoljno jak da izdrži tuču veličine lubenice i krhotine koje lete brzinom do 250 milja sat.

Kad ide u oluje, posada se veže sigurnosnim pojasevima u pet točaka prikladnim za Nascar, iako Timmer priznaje da je tijekom potjere često prezauzet lansiranjem vremenskih sondi iz minijaturnih pušaka za krumpir na kopču gore. (Može pratiti sonde na svom laptopu dok mjere GPS položaj, temperaturu, tlak i vlagu pet puta u sekundi.) Ako brzina vjetra dosegne 100 mph i prijeti da će baciti kamionet, posada okreće prekidač u stilu Jamesa Bonda da aktivira hidrauliku na baterije koja spušta Dominator na tlo. Gumeni omotač oko dna kamiona širi se i stvara vakuumsku brtvu koja sprječava ulazak krhotina i pomaže pri učvršćivanju vozila. I, kako spremnici odlaze, Dominator gutlja gorivo, dobivajući 14 milja po galonu.