Rewolucja w badaniach nad gradobiciem: Wykorzystanie skanera stomatologicznego do analizy struktury lodowych brył
W świecie nauki czasami najbardziej nieoczekiwane technologie okazują się kluczowe dla przełomowych odkryć. Tak było w przypadku badania wnętrza dużych brył gradu, które powstały w wyniku niszczycielskiej burzy w północno-wschodniej Hiszpanii w 2022 roku. Dzięki wykorzystaniu skanera stomatologicznego badacze zyskali możliwość stworzenia pierwszych wysokiej rozdzielczości trójwymiarowych obrazów wewnętrznej struktury gradu. Te innowacyjne badania mogą zrewolucjonizować prognozowanie intensywności i charakteru przyszłych burz.
—
Jak grad zdradza swoje sekrety
Grad tworzy się w wyniku cyklicznego przemieszczania się cząsteczek lodu w burzy, gdzie w wyniku kontaktu z przechłodzonymi kroplami wody narastają kolejne warstwy lodu. Każda z tych warstw niesie za sobą cenne informacje na temat procesu formowania się bryły: jej gęstości, kształtu oraz warunków atmosferycznych dominujących w burzy. Dotychczas badania tego zjawiska były jednak dość ograniczone. Analiza wnętrza gradu wymagała krojenia próbek gorącym nożem, co ograniczało ilość dostępnych danych.
Przełom nastąpił, gdy zespół badaczy, pod kierownictwem Carme Farnell Barqué z Meteorologicznego Serwisu Katalonii, zdecydował się na użycie tomografii komputerowej dostępnej w gabinecie dentystycznym do stworzenia trójwymiarowych obrazów wnętrza brył gradu. Pomysł podsunięty przez znajomego ortodontę okazał się wyjątkowo skuteczny, pozwalając naukowcom na badanie struktury gradu bez naruszania jego integralności.
—
Grad nieprzystający do schematów
Przeprowadzono analizę trzech dużych brył gradu, które zostały zebrane tuż po gwałtownej burzy w Katalonii. Co ciekawe, największe bryły miały średnicę sięgającą aż 12 centymetrów, co odpowiada dwukrotnej wielkości piłki tenisowej. Zaskakującym odkryciem było to, że jądra analizowanych brył znajdowały się daleko od ich geometrycznego centrum. Sugeruje to, że najgrubsze warstwy lodu mogły powstawać w końcowej fazie opadania gradu, a nie podczas jego cyklicznego unoszenia i opadania w burzy – jak wcześniej sądzono.
„Pierwsze wyniki były niezwykle imponujące. Mogliśmy zobaczyć wnętrze bryły bez potrzeby jej uszkadzania. Wyraźnie były widoczne różne warstwy o zróżnicowanej gęstości” – podkreśla Carme Farnell Barqué. To odkrycie pozwala naukowcom lepiej zrozumieć procesy atmosferyczne, które prowadzą do powstawania gradu o tak ekstremalnych rozmiarach.
—
Prognozowanie burz przyszłości
Zebrane dane to nie tylko naukowa ciekawostka – mają one potencjał do znacznego udoskonalenia technologii prognozowania burz i ich skutków. Badacze planują porównać mapowanie wnętrza gradu z danymi z radarów meteorologicznych, co pozwoli na bardziej precyzyjne przewidywanie warunków sprzyjających powstawaniu gradu o dużych rozmiarach. „Możemy powiązać każdą warstwę narastającego gradu z danymi dotyczącymi rozwoju burzy, a następnie wykorzystać te informacje przy analizie nowych zjawisk atmosferycznych” – wyjaśnia Tomeu Rigo z Meteorologicznego Serwisu Katalonii.
Podobne badania, choć na mniejszą skalę, prowadzono wcześniej w Kanadzie. Hail Project, kierowany przez Juliana Brimelowa, również eksperymentował z wykorzystaniem tomografii komputerowej do analizy małych brył gradu. Bryły z Hiszpanii znacznie jednak przekraczają rozmiary tamtych próbek, co czyni je unikalnym materiałem badawczym. Jak zauważa John Allen z Uniwersytetu Stanu Michigan, planujący podobny projekt w USA w 2025 roku, kluczowym pytaniem pozostaje, czy metoda ta sprawdzi się przy analizie większych ilości próbek.
—
Grad jako klucz do przyszłości badań meteorologicznych
Wnioski wynikające z badań gradobić mogą mieć dalekosiężne skutki nie tylko dla nauki, ale również dla gospodarki i bezpieczeństwa publicznego. Niszczycielska burza, która przetoczyła się przez Hiszpanię w 2022 roku, spowodowała śmierć jednego dziecka, raniąc dziesiątki osób i wywołując straty sięgające milionów dolarów. Lepsze prognozowanie intensywności burz, w połączeniu z nowoczesnymi technologiami obrazowania, takimi jak tomografia komputerowa, może pomóc w minimalizowaniu strat i zapewnieniu lepszej ochrony społecznościom narażonym na ekstremalne zjawiska pogodowe.
Choć metoda ta jest wciąż w fazie eksperymentalnej, a jej szerokie zastosowanie wymaga dalszych badań, jedno jest pewne – technologia stomatologiczna nieoczekiwanie znalazła miejsce na czele innowacyjnych badań meteorologicznych. A grad, do tej pory postrzegany jako destrukcyjne zjawisko, może stać się kluczem do rozszerzenia naszej wiedzy o procesach zachodzących w atmosferze.
