Dalla polvere africana alle tempeste atlantiche: la missione CPEX-CV della NASA trova indizi su come si formano gli uragani.

Uno strato di polvere si è posato su una nuvola, come visto dalla finestra del Laboratorio aereo DC-8 di NASA. Credito: NASA/Kris Bedka

La missione CPEX-CV di NASA nel settembre 2022 ha raccolto dati estesi sulle prime fasi della formazione degli uragani al largo della costa nordoccidentale dell'Africa, fornendo informazioni su come polvere, umidità, nuvole e oceano interagiscano per influenzare lo sviluppo delle tempeste. Questi dati a disposizione del pubblico, che includono dettagliati profili di elementi meteorologici e documentazione di un evento di polvere maggiore, ci si aspetta che essi aiuteranno significativamente la ricerca futura e la previsione del tempo.

Quando la polvere che si solleva dalle regioni del Sahel e del Sahara in Africa si mescola con le nuvole tropicali, si crea ciò che è noto come una "disturbo" piovosa nell'Atlantico orientale. Questi disturbi sono uragani nella loro forma più giovane e, mentre si spostano sull'oceano, possono dissiparsi o crescere in potenti tempeste.

Per studiare queste tempeste neonate, un gruppo di scienziati di NASA a settembre 2022 ha trascorso un mese volando al largo della costa nord occidentale dell'Africa a bordo dell'aereo di ricerca DC-8 di NASA. Ogni giorno, il team decollava da Cabo Verde, una nazione insulare al largo della costa ovest dell'Africa, registrando complessivamente circa 100 ore. La missione, nota come Convective Processes Experiment - Cabo Verde (CPEX-CV), ha rilasciato i suoi dati pubblicamente il 1° aprile.

Il 22 settembre 2022, la campagna CPEX ha incontrato e misurato uno degli eventi di polvere più grandi mai campionati da NASA. Mentre il laboratorio aereo DC-8 catturava i dati con i suoi strumenti, la Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) fissata allo spaziocraaft Suomi NPP ha registrato l'evento dallo spazio come mostrato sopra. Credito: NASA

Il team CPEX-CV ha operato dal 1° al 30 settembre 2022. Usando lidar di rilevamento remoto, radar, radiometri e dropsonde avanzati, tubi leggeri di 11 pollici dotati di paracadute che vengono sganciati dall'aereo per misurare la velocità del vento, la temperatura e l'umidità, gli scienziati hanno catturato e registrato i dati per ogni volo. In questo mese, i team di strumenti hanno sottoposto i dati ai loro rispettivi centri di archiviazione dati di NASA, il NASA Atmospheric Science Data Center e il Global Hydrometeorology Resource Center.

I motori dell'aereo DC-8 sono visibili attraverso la finestra dei passeggeri. Ogni giorno, il team decollava da Cabo Verde, una nazione insulare nell'Oceano Atlantico nord tropicale, registrando complessivamente circa 100 ore. Credito: NASA/Amin Nehrir

"In combinazione con l'immagine globale fornita dai satelliti, questi dati offrono dettagli più precisi che solo un aereo dotato di strumentazione può misurare", ha detto Will McCarty, scienziato del programma CPEX con sede alla sede principale di NASA a Washington, DC.

Queste osservazioni offrono una finestra su come polvere, umidità, nuvole e oceano interagiscano per costruire o prevenire l'intensificazione dei disturbi piovosi che hanno il potenziale di diventare uragani. Questi dati, che sono aperti e disponibili al pubblico, beneficeranno i ricercatori e i meteorologi, in particolare quelli della comunità scientifica dell'atmosfera, secondo Amin Nehrir, uno scienziato della ricerca con sede al Langley Research Center di NASA, in Virginia.

"Questi dati possono essere considerati scoperta", ha detto Nehrir. "Verranno inevitabilmente ad aiutare a rispondere a domande nei prossimi anni che non sono state ancora fatte."

Mentre l'aereo volava, i sensori sui bordi d'attacco della fusoliera dell'aereo misuravano le proprietà della polvere e delle nuvole. Una volta che l'aereo era sopra le nuvole, gli strumenti di rilevamento a distanza registravano dettagliati profili di polvere del Sahara, velocità e direzione del vento, temperatura, umidità e la struttura di convezione e pioggia all'interno delle nuvole. Insieme, queste misurazioni forniscono una visione multidimensionale complessiva di ciò che è nell'aria sopra il nord-est dell'Atlantico, gettando luce su come queste variabili influenzino i sistemi meteorologici in fase di infanzia.

Più volte nella campagna, il DC-8 ha sorvolato la Zona di convergenza intertropicale (ITCZ), la regione in cui i venti commerciali nordorientali e sudorientali si incontrano. L'ITCZ è conosciuta dai marinai come "le calme" a causa del tempo senza vento. Alcune delle zone oceaniche più remote al mondo fanno parte dell'ITCZ, ha detto Nehrir.

Il laboratorio aereo DC-8 di NASA - un jetliner McDonnell Douglas DC-8 altamente modificato - raccoglie dati per esperimenti a supporto di progetti scientifici al servizio della comunità scientifica mondiale. Il team CPEX ha attrezzato il laboratorio volante con vari lidar di rilevamento remoto, radar, radiometri e dropsonde per studiare le interazioni tra polvere del Sahara e nuvole tropicali. Credito: NASA/Tony Landis

"Ciò che mi ha colpito di più è stato poter guardare fuori dalla finestra e vedere come le nuvole cambiano per quanto l'occhio può vedere, dalle nuvole deboli e soffici alle strade di nuvole ai sistemi convettivi", ha detto Nehrir. "Si riesce a vedere la progressione dei sistemi convettivi tutti in una sola inquadratura."

On September 22, 2022, the CPEX campaign encountered and measured one of the largest dust events that NASA has ever sampled.

“We called it the epic dust day,” Nehrir said. “You could see the strength of these atmospheric waves that propagate off the African shore and pick up air and dust.”These “waves” then interact with clouds and convection to influence the early stages of tropical cyclone genesis, which may or may not turn into a hurricane.

The CPEX-CV observations offer a window into how dust, moisture, clouds, and the ocean interact to either build or prevent intensification of the rainy disturbances that have the potential to become hurricanes. This data, which is open and available to the public, will benefit researchers and weather forecasters, especially those in the atmospheric science community. Credit: NASA/Amin Nehrir

The 2022 CPEX-CV campaign was preceded by CPEX in 2017 and CPEX – Aerosols & Winds in 2021. Data from the previous campaigns is also available to the public.

“Nine science projects and 10 instrument and support teams were funded under this campaign, so those investigators helped plan the mission, and now they will take that data back to their home institutions to learn what they can,” McCarty said. “Now it’s off to the races.”