Un soir de juin, un orage planait sur Albin, Wyoming, juste en deçà de la frontière du Nebraska. Sur un chemin de terre solitaire, trois camionnettes remplies de chercheurs atmosphériques de la Colorado State University ont crié à travers des talkies-walkies, guidant les ballons météorologiques et les drones dans un ciel qui s'assombrit rapidement.

C'était l'équipe CSU C3LOUD-Ex, concluant son dernier jour d'une campagne de terrain de plusieurs semaines pour l'observation des tempêtes et la collecte de données. Et Mère Nature a gardé le meilleur pour la fin. Une cellule orageuse de manuels menacée, avec plusieurs types de stries de nuages ​​et de pluie à environ 10 milles au loin.

"Cette tempête est vraiment belle, " a déclaré Leah Grant, étudiante diplômée et chef de projet C3LOUD-Ex, juste au moment où le vent se levait. "Vous pouvez voir la pluie ici - et voir ces rayures dans cette région sur la droite ? Cela suggère que [la tempête] tourne. Cela n'arrive pas toujours."

C3LOUD-Ex, ou Expérience CSU sur les flux sortants et les courants ascendants du nuage convectif, est dirigée par le professeur Susan van den Heever du Département des sciences de l'atmosphère. Soutenu par la chaire Monfort de van den Heever, l'objectif du projet est de capturer des données extrêmement difficiles à collecter des orages au fur et à mesure qu'ils se produisent. Spécifiquement, les chercheurs font des observations directes de phénomènes orageux appelés courants ascendants et bassins froids, employant une technologie de signature de véhicules aériens sans pilote, ou des drones.

Les courants ascendants sont exactement ce que leur nom l'indique - une région où l'air monte le plus rapidement au centre de la tempête. Les piscines froides sont des poches d'air froid qui s'éloignent de la région pluvieuse de la tempête, le long de la surface de la Terre. Modèles de prévision des tempêtes – cruciaux pour les systèmes d'alerte précoce dans les zones tornades, par exemple - faire un mauvais travail en expliquant comment les courants ascendants et les piscines froides influencent la formation des tempêtes, intensité et longueur. Les scientifiques C3LOUD-Ex, dont une vingtaine d'étudiants de plusieurs groupes de recherche, fournissent des données d'observation autour de ces processus. Leur objectif final est d'améliorer les connaissances prédictives des phénomènes météorologiques violents.

"Nous ne réussissons pas à simuler des piscines froides dans nos modèles, " a déclaré van den Heever. " Nous ne connaissons pas leur structure, à quel point ils sont intenses, à quel point ils deviennent froids et profonds. Nous effectuons ces mesures maintenant pour nous aider à évaluer nos modèles."

Les fonds Monfort soutiennent la réflexion hors des sentiers battus

Si piloter des drones et des ballons directement dans les tempêtes semble un peu risqué, considérer que le Fonds d'excellence Monfort est réservé à ce type de hors-normes, science de pointe.

Prenons le fait que la campagne de terrain C3LOUD-Ex a accompli un exploit sans précédent dans l'observation des tempêtes, à l'aide d'une flotte de six drones DJI Matrice équipés de divers capteurs et caméra. Les drones ont mesuré les bassins froids et les courants d'air ascendants en volant en formation. Pour C3LOUD-Ex, CSU a reçu une dérogation de la Federal Aviation Administration pour voler à une hauteur de 350 mètres dans certaines zones; généralement, les drones ne sont autorisés à monter qu'à 120 mètres.

Plusieurs fois au cours de la campagne, les chercheurs ont piloté six drones dans une formation empilée. Comme chaque drone a plané à un endroit fixe, ils ont recueilli jusqu'à une heure de température, informations sur la pression et l'humidité pendant que la tempête s'abattait sur eux.

"Nous avons pu mesurer toute la structure de la piscine froide, " a déclaré van den Heever. "Nous avons pu voir que les piscines froides étaient environ 10 degrés plus froides que leur environnement. Personne d'autre n'a jamais mesuré la structure à petite échelle des piscines froides de cette manière, à l'aide de drones."

Pas de 'je' dans l'équipe

Le travail d'équipe impliqué dans C3LOUD-Ex pourrait rivaliser avec la nature sans précédent des expériences. Ayant besoin de devancer les tempêtes au fur et à mesure qu'elles se formaient, la campagne a suivi la météo quotidienne minute par minute, employant l'aide d'une équipe de prévision et d'opérations au radar CSU-CHILL à Greeley.

Une sous-équipe était chargée de lancer des ballons météo le matin de chaque journée sur le terrain pour avoir une idée du potentiel orageux de la région. Guidés par leurs observations, l'équipe de prévision et d'exploitation, et un peu de chance, C3LOUD-Ex a parcouru des milliers de kilomètres dans le nord-est du Colorado, le sud du Wyoming et parfois le Nebraska. Ils ont devancé les tempêtes pour être au bon endroit au bon moment.

La campagne sur le terrain étant terminée, van den Heever dirige maintenant l'analyse des données. Ils espèrent des informations définitives sur l'impact des courants ascendants et des bassins froids sur l'intensité des tempêtes, et le temps violent qu'ils produisent par la suite.