L'ingénieur de la NASA Manuel Vega peut voir l'une des tours olympiques de saut à ski depuis le toit du bureau météorologique sud-coréen où il est stationné. Vega ne regarde pas les skieurs prendre leur envol, préparation pour les Jeux olympiques et paralympiques d'hiver de PyeongChang 2018. Au lieu, il inspecte le radar de la taille d'un SUV à côté de lui. L'instrument est l'un des 11 instruments de la NASA spécialement transportés aux Jeux olympiques pour mesurer la quantité et le type de neige tombant sur les pistes, pistes et half-pipes.

La NASA fera ces observations en tant que l'une des 20 agences de onze pays de la République de Corée en tant que participants à un projet appelé Expériences collaboratives internationales pour les Jeux olympiques et paralympiques d'hiver de PyeongChang 2018, ou ICE-POP. Dirigé par l'Administration météorologique coréenne, l'équipe internationale effectuera des mesures de neige depuis le début des Jeux olympiques le 9 février jusqu'à la fin des Jeux paralympiques le 18 mars.

Vega et l'équipe internationale étudient dans quelle mesure les chercheurs peuvent mesurer la neige du sol et de l'espace et fournir de meilleures données pour les prévisions de tempête de neige. L'équipe de la NASA, avec des collègues américains de la Colorado State University, le Centre National de Recherche Atmosphérique, et National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), utilisera une collection d'instruments au sol, données satellitaires, et des modèles météorologiques pour fournir des rapports détaillés sur les conditions d'enneigement actuelles et testeront des modèles de prévisions expérimentaux. Les observations et les prévisions de neige de la NASA seront effectuées en 16 points différents à proximité des sites des épreuves olympiques, puis transmises aux officiels olympiques pour les aider à tenir compte des conditions météorologiques à venir.

« Les Jeux olympiques fournissent un moyen de tester certaines de nos méthodes d'observation et d'aider à développer des modèles de prédiction dans un environnement appliqué du monde réel et permettent également à nos observations d'être utilisées par les prévisionnistes et les responsables de la planification olympique, " dit Véga.

A l'heure, le temps dans cette partie du nord-est de la Corée du Sud n'est pas très différent de Greenbelt, Maryland, où Vega travaille au Goddard Space Flight Center de la NASA. Mais la Corée du Sud a des extrêmes beaucoup plus froids. La zone est plus élevée en altitude, plus venteux à cause des montagnes, et a également un terrain très diversifié. En quelques heures, Vega pourrait voyager d'une plage côtière à des montagnes enneigées - tout comme une tempête de neige.

« Nous nous intéressons à la Corée du Sud car nous pouvons améliorer notre compréhension de la physique de la neige dans les zones montagneuses pour aider à améliorer la précision de nos observations et de nos modèles, " a déclaré Walt Petersen, chercheur en physique au Marshall Space Flight Center de la NASA, Huntsville, Alabama. Petersen est chargé de coordonner les instruments au sol et la science de la NASA dans la région de PyeongChang avec la communauté scientifique internationale ICE-POP.

Petersen dit qu'un grand producteur de neige pour la région de PyeongChang est un système qu'il appelle un "front froid de porte dérobée". De grands dômes d'air froid voyagent au-dessus de la mer du Japon, ramassant de l'humidité et de l'énergie, puis frappent la Corée du Sud du côté nord-est. Le terrain du côté est de la péninsule coréenne change radicalement de la zone côtière aux montagnes. Avec un tel changement de terrain, le flux d'air peut changer rapidement et provoquer de gros événements de neige près de PyeongChang - et c'est ce que l'équipe espère afin de tester dans quelle mesure elle peut observer et prévoir les tempêtes de neige.

Suivi de la neige en terrain difficile

Le terrain diversifié de la Corée du Sud fait de ce projet un projet passionnant, bien que difficile, efforts pour que les scientifiques étudient les événements de neige. Les instruments au sol fournissent des observations précises de la neige sur des surfaces facilement accessibles, mais pas sur des terrains accidentés et montagneux difficiles d'accès. Un satellite dans l'espace a le point de vue idéal, mais les mesures de l'espace sont difficiles car la neige varie en taille, forme et teneur en eau. Ces variables signifient que les flocons de neige ne tomberont pas à la même vitesse, rendant difficile l'estimation des taux de chute de neige. Les flocons de neige ont également des angles et des « surfaces » planes qui rendent difficile la lecture des radars par satellite.

La solution est de collecter des données de l'espace et du sol et de comparer les mesures. La NASA suivra les tempêtes de neige depuis l'espace à l'aide de la mission Global Precipitation Measurement, ou GPM. L'observatoire central du GPM, un satellite conçu pour estimer les taux de précipitations et détecter les chutes de neige depuis l'espace, est une mission conjointe entre la NASA et l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale, et se coordonne avec douze autres satellites américains et internationaux pour fournir des cartes mondiales des précipitations toutes les 30 minutes.

L'équipe complétera les données spatiales avec 11 instruments de la NASA observant la météo depuis le sol à PyeongChang. Ces instruments contribuent à un plus grand pool international de mesures prises par les instruments des autres participants ICE-POP :un total de 70 instruments déployés aux Jeux olympiques. Quelques-uns des instruments de la NASA sont des imageurs de neige qui utilisent des caméras à grande vitesse et un logiciel avancé pour imager chaque flocon de neige tombant dans sa zone d'observation, utile pour compter les flocons de neige et déterminer la quantité d'eau qui tombe à ce moment-là.

Un autre instrument au sol est la double fréquence de la NASA, Double polarisation, Système de radar Doppler (D3R) qui a été levé par une grue sur le toit du bureau météorologique régional de DaeGwallyeong pour mesurer la quantité et les types de chutes de neige, comme le grésil ou la neige légère et pelucheuse. Le radar fonctionne à des longueurs d'onde très similaires à celles utilisées à bord du GPM Core Observatory pour fournir des observations de neige similaires mais à partir d'un point de vue différent.

Améliorer les modèles de prévisions météorologiques

Les données aideront à informer les officiels olympiques sur les conditions météorologiques actuelles, et sera également intégré au deuxième volet des recherches de la NASA :l'amélioration des modèles de prévisions météorologiques. Le Centre de recherche et de transition sur les prévisions à court terme (SPoRT) de la NASA Marshall s'associe à la NASA Goddard pour utiliser un modèle de prévision météorologique avancé de la NASA afin de fournir des prévisions météorologiques à des intervalles de six heures sur des points spécifiques des terrains olympiques.

NASA SPORT, qui travaille régulièrement avec le service météorologique national des États-Unis à la NOAA, spécifiquement conçu le modèle ICE-POP avec deux améliorations importantes. D'abord, le modèle peut mieux peindre une image de ce que le nuage est fait, et peut fournir des détails spécifiques sur la production de pluie ou de neige par le nuage.

En outre, l'ICE-POP comprend des données satellitaires sur la température de la surface de la mer entourant la péninsule coréenne provenant des satellites de la NASA Terra et Aqua et du satellite NASA/NOAA/Department of Defence Suomi-National Polar Orbiting Partnership, respectivement. Les données sur la température de la surface de la mer montrent aux scientifiques combien d'énergie est disponible et combien d'humidité pourrait être évaporée dans l'atmosphère et précipitée sous forme de neige.

"Ce modèle comprend une représentation complexe des nuages ​​dans les modèles atmosphériques pour mieux caractériser la pluie, la glace, et la teneur en neige des nuages. Il comprend également l'un des produits de température de surface de la mer la plus haute résolution disponible en temps réel, " a déclaré Brad Zavodsky, le chef de projet SPoRT chez Marshall. « Nous sommes ravis de voir les performances de ce modèle haute résolution. »

La NASA SPoRT utilise ces informations pour fournir aux officiels olympiques des expériences, prévisions en temps réel toutes les six heures à l'aide du modèle de prévision météorologique unifié de la NASA (NU-WRF) basé à Goddard. L'équipe SPoRT fournira quatre prévisions par jour à l'Administration météorologique coréenne, qui examinera ce modèle en conjonction avec tous les modèles de prévision en temps réel de la campagne ICE-POP avant de relayer l'information aux officiels olympiques. Le NU-WRF est l'un des cinq modèles de prévision en temps réel exécutés dans la campagne ICE-POP.

Lorsque vous exécutez ces modèles ensemble à partir des différentes agences, vous pouvez voir comment un modèle se comporte par rapport à un autre. Vous en apprenez beaucoup sur vos capacités à prédire dans un modèle de prévision et comment l'améliorer, " a déclaré Zavodsky.

Pour améliorer les modèles, les scientifiques exécuteront simultanément le modèle NU-WRF au laboratoire des processus à mésoéchelle de Goddard et examineront comment l'ajustement de certains paramètres du modèle modifie la sortie, notamment pour faire correspondre les observations faites à partir d'instruments terrestres et spatiaux.

"Si nous obtenons un modèle amélioré, il ouvre la possibilité d'utiliser le modèle pour aider à améliorer les méthodes satellitaires d'estimation des chutes de neige, et plus généralement, améliore notre compréhension des nuages, climat, et les cycles de l'eau et de l'énergie, " a déclaré Petersen.

Afin de construire un meilleur modèle, Le scénario de rêve de Petersen à Pyeongchang est que la mission GPM et les instruments au sol obtiennent simultanément une bonne vue de quelques tempêtes de neige. Ensuite, ils auront suffisamment d'informations pour comparer différents modèles de prévision et observations, dans le but d'améliorer les deux approches pour comprendre et estimer les chutes de neige en montagne.

En bref, Petersen espère ce que beaucoup d'athlètes olympiques veulent à PyeongChang :précipitation et perfection.