The North American Upstream Feature-Resolving and Tropopause Uncertainty Reconnaissance Experiment (NURTURE)
NURTURE ist eine von der NASA finanzierte groß angelegte Flugzeugfeldkampagne. Sie zielt darauf ab, das Wissen über die Prozesse zu erweitern, die zu extremen Wetterereignissen (high-impact weather; HIW) im Winter führen, wie z. B. schwere Kaltluftausbrüche, Windstürme und schwere See, Schnee- und Eisstürme, Aufbrechen des Meereises und extreme Niederschläge. HIW-Ereignisse verursachen erhebliche sozioökonomische Kosten und stellen eine direkte Bedrohung für die nationale Sicherheit dar (z. B. durch die Destabilisierung von Lieferketten und die Beschädigung von Infrastrukturen).
NURTURE wird offiziell vom Weltwetterforschungsprogramm (WWRP) der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) unterstützt. Im Rahmen des WWRP-Ziels "Polar Coupled Analysis and Prediction for Services" (PCAPS) werden die Grenzen der Vorhersagbarkeit über verschiedene räumliche und zeitliche Skalen und Parameter im System Atmosphäre-Kryosphäre-Ozean sowie die Verbindungen zwischen polaren und niederen Breiten erforscht. Im Rahmen der WWRP-Ziele Vorhersagbarkeit, Dynamik und Ensemble-Vorhersage (PDEF) wird sich NURTURE auf die mesoskaligen Anomalien der potentiellen Vorticity (PV) konzentrieren, die mit den polaren Tropopausenwirbeln (TPVs) in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) und den damit verbundenen diabatischen Prozessen verbunden sind, die einen starken Einfluss auf die Vorhersagbarkeit von HIW-Wetterphänomenen haben können.
Die Aktivitäten von NURTURE werden die dynamische Meteorologie und die Vorhersageforschung voranbringen und die Quantifizierung der Vorhersageunsicherheit verbessern.
Wissenschaftliche Ziele
Die wissenschaftlichen Ziele von NURTURE sind die Erweiterung der Kenntnisse über:
- Die dynamischen und physikalischen Prozesse, die stromaufwärts gerichtete Störungen des Jetstreams steuern, wie z. B. polare Tropopausenwirbel, Dry Intrusions, Turbulenzen und ihre Wechselwirkungen mit dem Jetstream,
- Einflüsse der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre auf die Struktur der Tropopause und die Dynamik des Jetstreams, und
- Die Grenzschichtprozesse, die die Kommunikation zwischen Troposphäre und Oberfläche ermöglichen und die Voraussetzungen für HIW-Ereignisse schaffen.
Messsysteme und Einsatzmöglichkeiten
NURTURE wird voraussichtlich in zwei Phasen stattfinden. Phase 1 wird vom 12. Januar bis zum 6. Februar 2026 mit dem Flugzeug G-III der NASA stattfinden. Phase 2 wird von Januar bis Februar 2027 (genaue Daten werden noch bekannt gegeben) mit dem NASA-Flugzeug 777 stattfinden.
Einsatzgebiet
Die Beobachtungen werden nominell in Goose Bay, Neufundland und Labrador, Kanada, angesiedelt sein. Der Einsatz von NURTURE wird geografisch zwischen NAWDIC und AR Recon angesiedelt sein, was NURTURE zu einer wichtigen Brücke macht, die eine wichtige Lücke schließt und den Weg für eine kontinuierliche intensive Beobachtungsperiode zwischen dem Pazifik und Europa über Nordamerika ebnet.
Flugzeuginstrumentierung
Die voraussichtliche Nutzlast für die G-III wird sein:
- H2O-Differential-Absorptions-Lidar (DIAL), das die Technik des Lidars mit hoher spektraler Auflösung (HSRL) nutzt (DIAL-HSRL),
- CloudCube-Radar, und
- AVAPS-Dropsonden.
Das DIAL-HSRL kombiniert mit dem CloudCube-Radar wird detaillierte, hochauflösende vertikale Profile von Ozon, Feuchtigkeit und Wolkeneigenschaften liefern. CloudCube wird aus einem gepulsten Kompressionsradar bestehen, das die Ka-, W- und G-Bänder kombiniert, um komplexe Zusammenhänge von Wolken und Niederschlag zu bestimmen, die noch nie zuvor in der Nähe von TPVs beobachtet wurden. AVAPS-Dropsonden werden weitere Daten liefern, die die wissenschaftlichen Fragen von NURTURE unterstützen können, aber Dropsonden werden auch Informationen über detaillierte Windeigenschaften in der Nähe des Jetstreams liefern.
Koordinierte Beobachtungen während NAWDIC
Die Ziele von NURTURE ergänzen in hohem Maße die Ziele von NAWDIC. Die Beobachtung von Merkmalen, die den nordatlantischen Jetstream beeinflussen, soll die Vorhersage der Entstehung und Entwicklung von Wirbelstürmen über dem östlichen Nordamerika verbessern. Koordinierte Flüge der NASA G-III und des HALO-Forschungsflugzeugs während NAWDIC werden dazu beitragen, stromaufwärts gelegene Merkmale, die ihren Ursprung über Kanada und dem Nord- und Westatlantik haben, mit der Bildung und Entwicklung von Dry Intrusions (DIs) in der oberen Troposphäre und dem daraus resultierenden, stromabwärts gelegenen Wetter über Europa in Verbindung zu bringen.
Kontaktinformationen
Die NURTURE-Webseite ist zu finden unter: https://espo.nasa.gov/nurture
Das Projektleitungsteam besteht aus:
- Steven Cavallo, Leitender Wissenschaftler, University of Oklahoma, School of Meteorology
- Will McCarty, NURTURE Programm-Manager, NASA Headquarters
- Amin Nehrir, Leitender Wissenschaftler für die Instrumentenplattformen, NASA LaRC / E304
- Dan Chirica, NURTURE Leiter Logistik, NASA ARC / ESPO
