科学家们在准备飞机飞行和对科学仪器进行最后一分钟的检查时，会反复查看天气预报。一场大型的冬季风暴正在席卷而来，但这正是这些追逐风暴的科学家们所希望的。一个科学家团队正乘坐两架配备有科学仪器的美国宇航局（NASA）飞机追踪整个美国中西部和东部的风暴，以帮助了解冬季风暴形成和发展的内部运作情况。

该团队正在驾驶两架飞机调查冬季风暴，一架在风暴上方，一架在云层内。每架飞机都配备了一套科学仪器，以收集有关雪粒子和它们形成条件的数据。这些实验是美国宇航局大西洋海岸威胁性风暴微物理和降水调查（IMPACTS）任务的第二次部署的一部分，该任务于1月开始，计划在2月底结束。

这些数据将帮助研究小组将雪粒子及其环境的属性与大规模的过程联系起来--例如云的结构和降水模式--这些过程可以通过飞机和卫星的遥感仪器看到。最终，IMPACTS团队对暴风雪的了解将改善气象模型和人们使用卫星数据来预测多少雪会落在哪里的能力。

IMPACTS的首席调查员、华盛顿大学的大气科学家Lynn McMurdie说，风暴经常形成被称为雪带的狭窄结构。IMPACTS的主要目标之一是了解这些结构是如何形成的，为什么一些风暴没有雪带，以及如何利用雪带来预测降雪。为了做到这一点，该小组希望在为期三年的IMPACTS活动中对各种各样的风暴进行采样。

在2020年IMPACTS活动期间，该团队对美国中西部和东海岸的各种风暴进行了采样，包括较温暖的暴雨和具有强大冷锋和对流的风暴。但是McMurdie说，研究小组没有看到东北风暴（ Nor'easter），这是一种带有强大的低压系统的风暴，它沿着新英格兰海岸移动，将来自大西洋的水分与来自加拿大的冷空气混合在一起。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的IMPACTS副首席调查员之一 John Yorks说，东北风暴来到东海岸，可以降下数英尺的雪。能够更好地预测这些风暴将在哪里带来降雪以及降雪量，可以帮助城市更好地准备应对严重的冬季天气。

美国宇航局及其合作伙伴有几颗卫星从太空测量降水，如全球降水测量任务，每三小时对世界大部分地区的雨雪进行观测。“但是卫星不能告诉我们很多关于雪粒子的信息--实际的雪花--以及它们在云层中形成的位置，”戈达德太空飞行中心的IMPACTS副首席研究员之一Gerry Heymsfield说。IMPACTS在美国宇航局位于弗吉尼亚州的Wallops飞行设施中运行，该设施由戈达德管理。

相反，IMPACTS正在飞行两架装备有科学仪器的飞机。NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的ER-2，一架从北卡罗来纳州费耶特维尔附近的波普陆军机场飞出的高空喷气机，将在大约65,000英尺的高度飞行，以便从云层上方获得俯视视角。ER-2上的仪器与卫星上的仪器类似，但具有更高的空间分辨率、更多的测量能力和更频繁的采样。地面上的科学家们也在使用地面雷达从下面测量云的特性。

Yorks说：“像IMPACTS这样的项目可以真正用飞机的测量来补充那些航天器的测量，这些测量的分辨率更高，精确度更高，对一个事件的采样更频繁，并提供额外的参数，如多普勒测量。”

另一架飞机，即P-3 Orion，位于Wallops，飞行高度达26000英尺。挂在P-3机翼上的探测器测量降水颗粒的大小、形状和分布。P-3在不同的高度飞行，使该团队能够测量整个云层中的雪粒子，以及它们形成的温度、水蒸气和其他条件。

P-3还在海洋上空投下小型仪器，称为下投式探空仪。这些仪器的工作原理与气象气球相反，在它们落下时测量大气中的温度、风和湿度。当风暴从头顶掠过时，该小组还每隔几小时从几个地点发射气象气球，这些地点根据该小组正在研究的风暴而移动。由下投式探空仪和气象气球收集的数据提供了关于风暴之前、期间和之后的大气状况的信息。

Heymsfield说：“暴风雪是非常复杂的风暴，我们需要每一个数据--模型、飞机仪器、气象探测--来真正弄清这些风暴中发生了什么。”

多年的IMPACTS活动是30年来首次对整个美国东部的暴风雪进行的全面研究。该科学团队包括来自美国宇航局、全美各地的几所大学、美国国家大气研究中心/美国国家海洋和大气管理局的研究人员。

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