Con la temporada de tornados acercándose rápidamente o ya en marcha en estados vulnerables en todo EE. UU., Las nuevas simulaciones de supercomputadoras están dando a los meteorólogos una visión sin precedentes de la estructura de tormentas y tornados monstruosos. Una de estas simulaciones recientes recrea una tormenta de supercélulas productoras de tornados que dejó un camino dedestrucción sobre las Grandes Llanuras centrales en 2011.
La persona detrás de esa simulación es Leigh Orf, científica del Instituto Cooperativo de Estudios Meteorológicos por Satélite CIMSS de la Universidad de Wisconsin-Madison. Dirige un grupo de investigadores que utilizan modelos de computadora para descubrir las partes móviles dentro de los tornados ylas supercélulas que los producen. El equipo ha desarrollado experiencia creando visualizaciones en profundidad de supercélulas y discerniendo cómo se forman y, en última instancia, generan tornados.
El trabajo es particularmente relevante porque EE. UU. Lidera el conteo global de tornados con más de 1,200 anotaciones anuales, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.
En mayo de 2011, varios tornados aterrizaron sobre el paisaje de Oklahoma en un corto conjunto de tormentas de cuatro días. Una tras otra, las supercélulas generaron nubes de embudo que causaron daños a la propiedad y pérdida de vidas. El 24 de mayo, un tornadoen particular, el "El Reno", registrado como EF-5, la categoría de tornado más fuerte en la escala Fujita mejorada. Permaneció en el suelo durante casi dos horas y dejó un camino de destrucción de 63 millas de largo.
La simulación más reciente de Orf recrea el tornado de El Reno, revelando en alta resolución los numerosos "mini-tornados" que se forman al inicio del tornado principal. A medida que se desarrolla la nube de embudo, comienzan a fusionarse, agregando fuerza al tornadoe intensificar las velocidades del viento. Eventualmente, se forman nuevas estructuras, incluyendo lo que Orf llama corriente de vorticidad SVC.
"El SVC está compuesto de aire enfriado por lluvia que es absorbido por la corriente ascendente que impulsa todo el sistema", dice Orf. "Se cree que esta es una parte crucial para mantener la tormenta inusualmente fuerte, pero curiosamente, el SVCnunca hace contacto con el tornado. Más bien, fluye hacia arriba y alrededor de él "
Utilizando datos de observación del mundo real, el equipo de investigación pudo recrear las condiciones climáticas presentes en el momento de la tormenta y presenciar los pasos que condujeron a la creación del tornado. Los datos archivados, tomados de una operación a corto plazoEl pronóstico del modelo, tenía la forma de un sondeo atmosférico, un perfil vertical de temperatura, presión del aire, velocidad del viento y humedad. Cuando se combinan de la manera correcta, estos parámetros pueden crear las condiciones adecuadas para la formación de tornados, conocida como tornadogénesis.
Según Orf, producir un tornado requiere un par de partes "no negociables", que incluyen abundante humedad, inestabilidad y cizalladura del viento en la atmósfera, y un disparador que mueve el aire hacia arriba, como una diferencia de temperatura o humedad. Sin embargo,La mera existencia de estas partes en combinación no significa que un tornado sea inevitable.
"En la naturaleza, no es raro que las tormentas tengan lo que entendemos que son todos los ingredientes correctos para la tornadogénesis y luego no sucede nada", dice Orf. "Los cazadores de tormentas que rastrean tornados están familiarizados con la imprevisibilidad de la naturaleza, y nuestros modelos han demostradocomportarse de manera similar "
Orf explica que, a diferencia de un programa de computadora típico, donde el código está escrito para brindar resultados consistentes, el modelado en este nivel de complejidad tiene una variabilidad inherente, y de alguna manera lo encuentra alentador ya que la atmósfera real también exhibe esta variabilidad.
El modelado exitoso puede estar limitado por la calidad de los datos de entrada y la potencia de procesamiento de las computadoras. Para lograr mayores niveles de precisión en los modelos, es ideal recuperar datos sobre las condiciones atmosféricas inmediatamente antes de la formación de tornados, pero sigue siendo un proceso difícily una tarea potencialmente peligrosa. Con la complejidad de estas tormentas, puede haber factores sutiles y actualmente desconocidos en la atmósfera que influyen en si una supercélula forma o no un tornado.
Resolver digitalmente una simulación de tornado hasta el punto en que los detalles sean lo suficientemente finos como para proporcionar información valiosa requiere una inmensa potencia de procesamiento. Afortunadamente, Orf había obtenido acceso a una supercomputadora de alto rendimiento, diseñada específicamente para manejar necesidades informáticas complejas: la Supercomputadora Blue Watersen el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
En total, su simulación EF-5 tomó más de tres días de tiempo de ejecución. Por el contrario, una computadora de escritorio convencional tardaría décadas en completar este tipo de procesamiento.
Mirando hacia el futuro, Orf está trabajando en la próxima fase de esta investigación y continúa compartiendo los hallazgos del grupo con científicos y meteorólogos de todo el país. En enero de 2017, la investigación del grupo apareció en la portada del Boletín de la Sociedad Meteorológica Americana.
"Hemos completado la simulación EF-5, pero no planeamos parar allí", dice Orf. "Vamos a seguir refinando el modelo y continuaremos analizando los resultados para comprender mejor estos sistemas peligrosos y poderosos"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Eric Verbeten. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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