En kväll i juni, ett åskväder skymtade över Albin, Wyoming, bara blyg för Nebraska-gränsen. Nedför en ensam grusväg, tre skåpbilar fulla av atmosfäriska forskare från Colorado State University skrek genom walkie-talkies, guidar väderballonger och drönare till en snabbt mörknande himmel.

Det var CSU C3LOUD-Ex-teamet, avslutar sin sista dag av en flerveckorsfältkampanj för stormobservation och datainsamling. Och Moder Natur sparade det bästa till sist. En läroboksstormcell hotade, med flera typer av molnstrimmor och regn cirka 10 mil på avstånd.

"Den här stormen är verkligen vacker, " sa doktorand och C3LOUD-Ex projektledare Leah Grant, precis när vinden tog till. "Du kan se regn här - och se dessa ränder i denna region till höger? Det tyder på att [stormen] roterar. Det händer inte alltid."

C3LOUD-Ex, eller CSU Convective Cloud Outflows and Updrafts Experiment, leds av professor Susan van den Heever vid institutionen för atmosfärsvetenskap. Med stöd av van den Heevers Monfort-professur, projektets mål är att fånga extremt svåra att samla in data från åskväder när de händer. Specifikt, forskarna gör direkta observationer av stormfenomen som kallas updrafts och kalla pooler, använder en signaturteknik för obemannade flygfarkoster, eller drönare.

Updrafts är precis vad deras namn antyder - en region med den snabbast stigande luften i mitten av stormen. Kalla pooler är fickor med kall luft som rusar bort från stormens regnande område, längs jordens yta. Stormförutsägelsemodeller – avgörande för system för tidig varning i tornadicområden, till exempel – gör ett dåligt jobb med att redogöra för hur uppströmmar och kalla pooler påverkar stormars bildande, intensitet och längd. C3LOUD-Ex-forskarna, inklusive ett 20-tal studenter från flera forskargrupper, tillhandahåller observationsdata kring dessa processer. Deras slutliga mål är att förbättra prediktiva insikter för hårt väder.

"Vi är inte bra på att simulera kalla pooler i våra modeller, " sa van den Heever. "Vi känner inte till deras struktur, hur intensiva de är, hur kallt och djupt de blir. Vi gör dessa mätningar nu för att hjälpa oss att utvärdera våra modeller."

Monfortfonder stödjer tänkande utanför ramarna

Om att flyga drönare och ballonger direkt in i stormar låter lite riskabelt, anser att Monfort Excellence Fund är reserverad för just denna typ av out-the-box, banbrytande vetenskap.

Ta det faktum att C3LOUD-Ex-fältkampanjen åstadkom en aldrig tidigare skådad bedrift inom stormobservation, använder en flotta på sex DJI Matrice-drönare utrustade med olika sensorer och kamera. Drönarna mätte kalla pooler och uppströmsluft genom att flyga i formation. För C3LOUD-Ex, CSU fick ett undantag från Federal Aviation Administration att flyga till en höjd av 350 meter i vissa områden; drönare får vanligtvis bara klättra till 120 meter.

Flera gånger under kampanjen, forskarna flög sex drönare i en staplad formation. När varje drönare svävade på en fast plats, de samlade upp till en timmes temperatur, tryck- och fuktighetsinformation medan stormen rullade över och runt dem.

"Vi kunde mäta hela strukturen av den kalla poolen, " sa van den Heever. "Vi kunde se att de kalla bassängerna var cirka 10 grader svalare än deras miljö. Ingen annan har någonsin mätt den finskaliga strukturen hos kalla pooler på detta sätt, använder drönare."

Inget "jag" i laget

Lagarbetet som är involverat i C3LOUD-Ex kan konkurrera med experimentens oöverträffade karaktär. Behöver komma före stormarna när de bildades, kampanjen spårade det dagliga vädret minut för minut, med hjälp av ett prognos- och operationsteam vid CSU-CHILL-radarn i Greeley.

Ett underteam var ansvarig för att skjuta upp väderballonger varje morgon varje fältdag för att få en läsning om regionens stormpotential. Guidade av sina observationer, prognos- och driftsteamet, och lite tur, C3LOUD-Ex täckte tusentals miles i hela nordöstra Colorado, södra Wyoming och ibland Nebraska. De tävlade före stormar så att de kunde vara på rätt plats vid rätt tidpunkt.

Med fältkampanjen avslutad, van den Heever leder nu analysen av datan. De hoppas på definitiva insikter om hur uppgång och kalla pooler påverkar stormens intensitet, och det efterföljande svåra vädret de producerar.