NASA-ingenjören Manuel Vega kan se ett av de olympiska hopptornen från taket på det sydkoreanska väderkontoret där han är stationerad. Vega ser inte skidåkare flyga, förbereder sig för vinter-OS och paralympiska spelen i PyeongChang 2018. Istället, han inspekterar radarn i SUV-storlek bredvid honom. Instrumentet är ett av 11 NASA-instrument speciellt transporterade till OS för att mäta mängden och typen av snö som faller på backarna, spår och halfpipes.

NASA kommer att göra dessa observationer som en av 20 byråer från elva länder i Republiken Korea som deltagare i ett projekt som heter International Collaborative Experiments for PyeongChang 2018 Olympic and Paralympic Winter Games, eller ICE-POP. Leds av Korea Meteorological Administration, det internationella laget kommer att göra snömätningar från starten av OS den 9 februari till slutet av Paralympics den 18 mars.

Vega och det internationella teamet studerar hur väl forskare kan mäta snö från marken och rymden och ge bättre data för snöstormsprognoser. NASA-teamet, tillsammans med amerikanska kollegor vid Colorado State University, National Centre for Atmospheric Research, och National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), kommer att använda en samling markinstrument, satellitdata, och vädermodeller för att leverera detaljerade rapporter om aktuella snöförhållanden och kommer att testa experimentella prognosmodeller. NASA:s observationer och snöprognoser kommer att göras på 16 olika punkter nära olympiska evenemangsplatser och sedan vidarebefordras till olympiska tjänstemän för att hjälpa dem att redogöra för vädret som närmar sig.

"OS ger ett sätt att testa några av våra observationsmetoder och hjälpa till att utveckla förutsägelsemodeller i en verklig tillämpad miljö och gör det möjligt för våra observationer att användas av prognosmakare och olympiska planeringfolk också, sa Vega.

Ibland, vädret i den här delen av nordöstra Sydkorea skiljer sig inte mycket från Greenbelt, Maryland, där Vega arbetar på NASA:s Goddard Space Flight Center. Men Sydkorea har mycket kallare ytterligheter. Området är högre i höjd, blåsigare på grund av bergen, och har också mycket varierande terräng. På några timmar, Vega kunde resa från ett kustnära strandområde till snöklädda berg - och det kan en snöstorm också.

"Vi är intresserade av Sydkorea eftersom vi kan förbättra vår förståelse av snöns fysik i bergsområden för att förbättra noggrannheten i våra observationer och modeller, sade Walt Petersen, forskarfysikolog vid NASA:s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Alabama. Petersen är ansvarig för att koordinera NASA:s markinstrument och vetenskap i PyeongChang-området med ICE-POP:s internationella vetenskapsgemenskap.

Petersen säger att en stor snöproducent för PyeongChang-området är ett system som han kallar en "bakdörrsköldfront". Stora kupoler av kall luft reser över Japanska havet och plockar upp fukt och energi och träffar sedan Sydkorea på nordöstra sidan. Terrängen på den östra sidan av den koreanska halvön förändras dramatiskt från kustområdet till bergen. Med en så brant förändring i terrängen, luftflödet kan förändras snabbt och sporra till stora snöhändelser nära PyeongChang - och det är vad teamet hoppas på för att testa hur väl de kan observera och förutsäga snöstormar.

Spåra snö i knepig terräng

Sydkoreas mångsidiga terräng gör detta projekt till ett spännande, om än utmanande, försök för forskare att studera snöhändelser. Markinstrument ger noggranna snöobservationer på lättillgängliga ytor, men inte på ojämn och i svåråtkomlig bergig terräng. En satellit i rymden har den idealiska utsiktspunkten, men utrymmesmätningar är svåra eftersom snö varierar i storlek, form och vattenhalt. Dessa variabler betyder att snöflingorna inte faller i samma hastighet, vilket gör det svårt att uppskatta mängden snöfall. Snöflingor har också vinklar och plana "ytor" som gör det svårt för satellitradar att läsa.

Lösningen är att samla in data från rymden och marken och jämföra mätningarna. NASA kommer att spåra snöstormar från rymden med hjälp av uppdraget Global Precipitation Measurement, eller GPM. GPM Core Observatory, en satellit designad för att uppskatta nederbördshastigheter och upptäcka fallande snö från rymden, är ett gemensamt uppdrag mellan NASA och Japan Aerospace Exploration Agency, och samordnar med tolv andra amerikanska och internationella satelliter för att tillhandahålla globala kartor över nederbörd var 30:e minut.

Teamet kommer att komplettera rymddata med 11 NASA-instrument som observerar väder från marken i PyeongChang. Dessa instrument bidrar till en större internationell pool av mätningar gjorda av instrument från de andra ICE-POP-deltagarna:totalt 70 instrument utplacerade vid OS. Några av NASA-instrumenten är snöbilder som använder höghastighetskameror och avancerad programvara för att avbilda varenda snöflinga som faller i dess visningsområde, användbar för att räkna snöflingorna och bestämma hur mycket vatten som faller i det ögonblicket.

Ett annat markinstrument är NASA:s Dual-frequency, Dubbelpolariserad, Doppler Radar (D3R) system som lyftes upp av en kran till taket på DaeGwallyeong Regional Weather Office för att mäta mängden och typen av fallande snö, som snöslask eller lätt och fluffig snö. Radarn fungerar vid mycket liknande våglängder som de som används ombord på GPM Core Observatory för att ge liknande snöobservationer men från en annan utsiktspunkt.

Förbättring av väderprognosmodeller

The data will help inform Olympic officials about the current weather conditions, and will also be incorporated into the second leg of NASA's research:improving weather forecast models. NASA Marshall's Short-term Prediction Research and Transition Center (SPoRT) is teaming up with NASA Goddard to use an advanced NASA weather prediction model to provide weather forecasts in six-hour intervals over specific points on the Olympic grounds.

NASA SPoRT, which regularly works with the U.S. National Weather Service at NOAA, specifically designed the ICE-POP model with two important improvements. Först, the model can better paint a picture of what the cloud is made of, and can provide specific details on whether the cloud is producing rain or snow.

Dessutom, the ICE-POP includes satellite data of the sea surface temperature surrounding the Korean peninsula from the NASA satellites Terra and Aqua and the NASA/NOAA/Department of Defense Suomi-National Polar Orbiting Partnership satellite, respektive. Sea surface temperature data show scientists how much energy is available and how much moisture could be evaporated into the atmosphere and precipitated out as snow.

"This model includes a complex representation of clouds in atmospheric models to better characterize rain, ice, and snow content in clouds. It also includes one of the highest resolution sea surface temperature products available in real time, " said Brad Zavodsky, the project manager for SPoRT at Marshall. "We're excited to see how well this high-resolution model will perform."

NASA SPoRT uses this information to provide Olympic officials experimental, real-time forecasts every six hours using the NASA Unified Weather Research Forecast model (NU-WRF) based at Goddard. The SPoRT team will be providing four forecasts per day to the Korean Meteorological Administration, who will look at this model in conjunction with all the real-time forecast models in the ICE-POP campaign before relaying information to Olympic officials. The NU-WRF is one of five real-time forecast models running in the ICE-POP campaign.

When you run these models together from the different agencies, you can see how one model behaves versus another one. You learn a great deal about your abilities to predict in a forecast model and how to improve it, " Zavodsky said.

To improve the models, scientists will simultaneously run the NU-WRF model at Goddard's Mesoscale Processes Laboratory and examine how adjusting certain parameters in the model change the output, especially to match up with observations made from ground and space instruments.

"If we get an improved model, it opens the possibility of using the model to help improve satellite-based methods for estimating snowfall, och mer allmänt, improves our understanding of clouds, klimat, and the water and energy cycles, " Petersen said.

In order to build a better model, Petersen's dream scenario at Pyeongchang is for the GPM mission and ground instruments to simultaneously obtain a good view of a few snowstorms. Then they will have enough information to compare different forecast models and observations, with the goal of improving both approaches to understanding and estimating mountain snowfall.

Kortfattat, Petersen hopes for what a lot of Olympic athletes want in PyeongChang:precipitation and perfection.