Túl szépek a hópelyhek a pontos előrejelzéshez

Ahány hópehely, annyiféle alakzat: ez az hihetetlen szépségű változatosság miatt nagyon nehéz megmérni, pontosan mennyi csapadékot hoz egy-egy havazás. Ennek ellensúlyozására nagyszabású, repülőgépes és műholdas hókutatásba kezdtek a NASA szakemberei.

Az elmúlt évtizedben a kutatók rájöttek, hogy az űr egy bizonyos pontjából tanulmányozni lehet a leeső havat és a földet érő hótömeget. "A lehulló hó mennyiségét híresen nehéz megmérni, mert a hópelyhek változó mennyiségben tartalmaznak levegőt és vizet" - mondja Walter Petersen, a NASA Goddard űrrepülési központjának légkörfizikusa.

"Jelenleg ott tartunk a hókutatásban, ahol negyven évvel ezelőtt az eső tanulmányozásában" - mondja Gail Skofronick-Jackson, a program tudományos vezetőhelyettese. A havazást rendszerint a földfelszíni meteorológiai radarberendezésekkel követik, ám ezek a műszerek nem minden esetben megbízhatóak.

A NASA mobil csapadékmegfigyelő laboratóriumát egy DC-8-as repülőgépen helyezték el (a fotón a kaliforniai Whitney-hegység fölött)

A pontos havazási adatok nem csupán az időjárás-előrejelzések miatt fontosak: a hó a hegyi régiók egyik elsőszámú vízforrása. A Sierra Nevada hegység hótakarói például Kalifornia állam vízellátásának egyharmadát fedezik. A tavasz és nyár folyamán a vízkörforgásba bekerülő olvadt hó az állam 37,5 milliárd dolláros mezőgazdaságának biztosít ivó- és öntözővizet.

Az aszályok és az éghajlatváltozás miatt a hótömegek vízforrása egyre fogyatkozik. A kutatók ezért azt is vizsgálják, hogy pontosan mennyi vizet tartalmaz a földre lehulló hó. Ehhez azonban először meg kell tudniuk különböztetni a havat az esőtől, amely a földfelszínen egyszerű - az eső nedves és folyékony, a hó fagyott és szilárd -, az űrből azonban már jóval bonyolultabb, mivel a kettő sokszor egyszerre hullik, illetve a hó gyakran szó szerint beleolvad az esőbe.

Skofronick-Jackson a NASA és a kanadai környezetvédelmi minisztérium közös kutatócsoportjának a tagja, amely jelenleg a kanadai Ontario tartomány déli részén folytat nagyszabású vizsgálatot a hómegfigyelés fejlesztésére. A GPM hideg évszakbeli csapadékvizsgálat (GCPEx) nevű program a NASA globális csapadékmérő (GPM) missziójának a része, amelynek központi műholdját 2014-ben lövik fel.

Még a levegőben elkülönítik a nedves havat a száraztól

A GPM nemzetközi műholdhálózata világszerte három óránként ad majd előrejelzést a várható esőről és havazásról. A NASA kutatói most elsősorban a hó felhőn belüli mozgását vizsgálják, amely meghatározza, hogy a csapadék később miként viselkedik a földi vízkörforgásában.

Ellenőrzik a csapadékradar működését felszállás előtt

Egy másik probléma a hópelyhek formája. "Az esőcseppek gömb alakúak, vagy kissé horpadtak, de gyakorlatilag ugyanaz az alakjuk. A hó esetében viszont számtalan alakzattal találkozunk" - magyarázta Skofronick-Jackson. - "Az esőcseppek nagyjából egyenesen lehullnak a földre, a hópelyheket viszont ide-oda fújja a szél, ez pedig megnehezíti a műholdak munkáját". A pelyhek megannyi alakzata a víztartalmuk megállapítását is megnehezíti: a nedves hó sokkal több vizet szállít, mint a száraz változat. (A pelyhek kialakulásáról és a jégkristályok változatosságáról itt olvashat.)

A GPM radarja a pelyhek méretéről és víztartalmáról is pontos információkat fog adni. A műszer ultrarövid hullámokat fog sugározni két különböző frekvencián: amikor ezek a mikrohullámú rezgések összetalálkoznak egy esőcseppel, vagy egy hópehellyel, akkor egy részük visszaverődik a radar érzékelőjéhez. A hullám indulási és visszaérkezési ideje közötti távolság megmérésével a radar meg fogja tudni mondani, hogy milyen messze vannak részecskék a felhőben.

A január 17. és február 29. között folyó vizsgálat földi műszerei a hó mennyiségét, leesési sebességét, és víztartalmát vizsgálják, míg a felhőkön áthaladó kutató repülőgépek a hópelyhek méretéről, víztartalmuk mennyiségéről és hőmérsékletéről gyűjtenek adatokat.