När de är mest extrema, supercell-åskväder – de med ihållande roterande uppströmmar – kan skapa tornados, orsakar omfattande förödelse.

Hur bildas tornados? Vilka ingredienser kräver de? Och kan de förutsägas tillräckligt tidigt för att ge allmänheten varningar i rätt tid? Dessa är alla öppna frågor.

"Under ungefär två av tre gånger när det har utfärdats en tornadovarning, det finns ingen tornado, sa Leigh Orf, en U.S. National Science Foundation-finansierad atmosfärsforskare vid University of Wisconsin-Madison. "Vi måste göra bättre för att folk ska lyssna på dessa varningar."

Övergripande, tornados fysik är väl förstått, men de småskaliga aspekterna av deras bildande och hur de upprätthålls inom supercell-åskväder kräver mer forskning. Tornado kan inte studeras fullt ut i ett laboratorium, dock, och fältforskning om dessa sällsynta, enstaka händelser är svåra att planera.

"Vi har ingen fjärranalysteknik som kan fånga dynamiken och fysiken i fulla stormar med den upplösning som behövs för att gå till botten med deras mysterier, sa Orf.

Under det senaste decenniet, Orf har varit i framkant av ansträngningarna att skapa – eller i vissa fall återskapa – virtuella tornados med några av de mest kraftfulla superdatorerna i världen. Han har använt Frontera vid Texas Advanced Computing Center – en U.S. National Science Foundation-finansierad superdator och det snabbaste systemet vid något universitet i världen – för att främja sitt arbete.

Mjukvaran som Orf utvecklade är den första som skapar visualiseringar av helt lösta tornados och deras överordnade superceller som ser ut och beter sig som de som ses i den verkliga världen.

"Denna forskning hade inte varit möjlig utan de unika beräkningsmöjligheter som NSF tillhandahåller för landets vetenskaps- och ingenjörsgemenskap, sa Edward Walker, en programdirektör i NSF:s Office of Cyberinfrastructure. "Dessa fynd har potential att rädda liv genom att tillåta oss att bättre förstå hur tornados bildas och att förutsäga deras förekomster med bättre noggrannhet."

Lade till Chungu Lu, en programdirektör på NSF:s avdelning för georymd- och atmosfärsvetenskap, "Datormodellering har blivit ett kraftfullt verktyg för att hjälpa forskare att förstå hur tornados genereras från deras moderstormar. Det är avgörande att datorsimuleringar utförs med ultrahög upplösning, lösa varje detalj i processen under vilken en simulerad tornado inträffar. Orfs team leder vägen i denna strävan."

Teamet presenterade sina senaste resultat vid American Geophysical Union Fall 2019 möte och American Meteorological Society 2020 Annual Meeting.