À leur plus extrême, les orages supercellulaires - ceux avec des courants ascendants rotatifs persistants - peuvent engendrer des tornades, provoquant des ravages généralisés.

Comment se forment les tornades ? De quels ingrédients ont-ils besoin ? Et peuvent-ils être prédits suffisamment tôt pour fournir des avertissements opportuns au public ? Ce sont toutes des questions ouvertes.

"Pendant environ deux fois sur trois, lorsqu'un avertissement de tornade est émis, il n'y a pas de tornade, " dit Leigh Orf, un scientifique de l'atmosphère financé par la National Science Foundation des États-Unis à l'Université du Wisconsin-Madison. "Nous devons faire mieux pour que les gens tiennent compte de ces avertissements."

Globalement, la physique des tornades est bien comprise, mais les aspects à petite échelle de leur formation et la façon dont ils sont maintenus dans les orages supercellulaires nécessitent plus de recherche. Les tornades ne peuvent pas être entièrement étudiées en laboratoire, cependant, et des recherches sur le terrain sur ces rares, événements isolés est difficile à planifier.

"Nous n'avons pas de technologie de télédétection capable de capturer la dynamique et la physique de tempêtes complètes avec la résolution nécessaire pour percer leurs mystères, " dit Orf.

Au cours de la dernière décennie, Orf a été à la pointe des efforts visant à créer, ou dans certains cas à recréer, des tornades virtuelles à l'aide de certains des superordinateurs les plus puissants au monde. Il utilise Frontera au Texas Advanced Computing Center, un superordinateur financé par la National Science Foundation des États-Unis et le système le plus rapide de toutes les universités au monde, pour faire avancer son travail.

Le logiciel développé par Orf est le premier à créer des visualisations de tornades entièrement résolues et de leurs supercellules parentes qui ressemblent et se comportent comme celles vues dans le monde réel.

"Cette recherche n'aurait pas été possible sans les capacités de calcul uniques que la NSF fournit à la communauté scientifique et technique du pays, " dit Edward Walker, un directeur de programme au Bureau de la cyberinfrastructure de la NSF. "Ces découvertes ont le potentiel de sauver des vies en nous permettant de mieux comprendre comment les tornades se forment et de prédire leurs occurrences avec une meilleure précision."

Ajout de Chungu Lu, un directeur de programme à la Division des sciences géospatiales et atmosphériques de la NSF, « La modélisation informatique est devenue un outil puissant pour aider les scientifiques à comprendre comment les tornades sont générées à partir de leurs tempêtes mères. Il est essentiel que les simulations informatiques soient menées à une résolution ultra-élevée, résoudre chaque détail du processus au cours duquel une tornade simulée se produit. L'équipe d'Orf montre la voie dans cette entreprise."

L'équipe a présenté ses récentes découvertes lors de la réunion d'automne 2019 de l'American Geophysical Union et de la réunion annuelle 2020 de l'American Meteorological Society.