Som invånare i USA:s mellanvästern vet, våren på Great Plains kan ge hårt väder, inklusive hagel, skadliga vindar, skyfall och dödliga tornados med katastrofala effekter.

Liknande, vår i Pampas, en vidsträckt slättregion som sträcker sig från foten av Anderna i Argentina till Brasiliens och Uruguays kuster, inleder många av samma vädertyper. Men åskväder på södra halvklotet är större, ha mer blixt, och kan ge mer frekventa stora hagel och översvämningar än deras motsvarigheter på norra halvklotet.

Invånarna i Pampas-regionen känner till farorna med dessa stormar, men stormarna är ofta svåra att förutse.

Nu är ett internationellt team av forskare finansierat av National Science Foundation (NSF) på väg till Argentina nästa månad (våren på södra halvklotet) som en del av en fältkampanj för att upptäcka varför dessa åskväder kan vara de mest intensiva på jorden. Forskarna strävar efter att förbättra förutsägelsen av svåra stormar.

Mer än 150 forskare från Nord- och Sydamerika, inklusive Brasilien och Argentina, såväl som Europa deltar. De amerikanska forskarna är knutna till Colorado State University, University of Washington, University of Utah och Penn State, samt Institutionen för energi och Nationellt centrum för atmosfärisk forskning.

"Frekvensen och intensiteten av nederbörden i Sydamerika gör regionen till ett idealiskt naturligt laboratorium för att öka vår förståelse för kraftiga regnproducerande stormar runt om i världen, " sa Chungu Lu, en programdirektör vid NSF:s avdelning för atmosfärs- och georymdvetenskap, som finansierade projektet.

Jagar stormar och översvämningar i Argentina

Projekten utformade för att observera dessa dödliga stormar kallas gemensamt RELAMPAGO (Remote sensing of Electrification, Blixt- och mesoskala/mikroskaliga processer med adaptiva markobservationer) och CACTI (moln, Aerosoler och komplexa terränginteraktioner).

Projekten utgör den största landbaserade atmosfärvetenskapliga fältkampanjen som någonsin genomförts utanför USA.

Enligt atmosfärsforskaren Steve Nesbitt från University of Illinois i Urbana-Champaign (U of I), en huvudutredare för RELAMPAGO, regionens topografi är unik, med Pampas gräsmarker och berg i omedelbar närhet. Terrängen ger den perfekta uppställningen, Nesbitt sa, för bildandet av svåra stormar som påverkar en stor del av Sydamerika.

"Argentina visar sig vara en mycket speciell plats, " sade Nesbitt. "Dess stormar liknar på vissa sätt stormarna på USA:s stora slätter, som också har kraftiga åskväder, men geografin är annorlunda. Det kan utöva viktiga kontroller på hur åskväder beter sig. Argentinas geografi kan sätta grunden för åskväder som vi tror är de starkaste på jorden."

Forskare kommer att distribuera en rad instrumentering, och spåra stormar från formation till mognad.

Nätverk av fasta och mobila radarer, inklusive NSF:s Dopplers on Wheels, kommer att profilera stormarnas kraftiga nederbörd, hårda vindar och hagel.

Miljöer runt dessa svåra stormar, anses vara viktig för att diktera hur stormarna utvecklas, kommer att observeras med väderballongsuppskjutningar så ofta som var 30:e minut; mobila väderstationer; och fordon med instrument som fångar småskaliga vädermönster.

Forskningsflygplan kommer att observera förhållanden uppe i stormarnas mycket tidiga skeden. Kontinuerliga blixtobserverande instrument kommer att förbättra förståelsen för varför Argentinas stormar producerar extrema blixtar.

När intensiv nederbörd faller, ett team som jagar översvämningar kommer att mäta strömflödet i floder. Drönare och lokala medborgares mobilappar kommer att hjälpa till att övervaka hagel.

En sista gräns inom meteorologi

"RELAMPAGO-CACTI kommer att förbättra vår kunskap om åskväders djupa konvektiva moln genom att distribuera observationsnätverk nära dessa stormar vid viktiga punkter i deras livscykel, sa Nesbitt, som också är en av huvudutredarna för CACTI. "Resultaten kommer att tillåta oss att upptäcka hur Argentinas stormar blir så intensiva.

"Med tanke på att dessa konvektiva moln är farliga, RELAMPAGO-instrument kommer att sondera dessa regioner med fjärranalys för att förbättra datormodeller av vad som händer inne i stormarna."

RELAMPAGO-forskare kommer att observera vädret i detalj under en 48-dagarsperiod på platser som producerar åskväder ungefär två tredjedelar av tiden.

Genom att upprepade gånger observera stormar på samma platser med samma observationsteknik, RELAMPAGO-utredare kommer att testa vetenskapliga hypoteser om bildandet av väderpåverkande väder på sätt som inte kan göras i USA:s stora slätter.

Unik geografi, unika effekter

Preliminär forskning visar att, trots deras framträdande på radar, Argentinas stormar skapar tornados mycket mer sällan än liknande stormar i USA "Men den otroliga mängden hagel som dessa stormar producerar är förbluffande, "U av I atmosfärsforskare Deanna Hence sa. "Det orsakar en enorm mängd skada."

Översvämningar är den mest kostsamma naturkatastrofen i Argentina. Kraftiga stormar går ofta hand i hand med kraftiga regn. Förutom att karakterisera stormarna, unika hydrometeorologiska mätningar av land-atmosfärutbyten och flodutsläpp kommer att förbättra förutsägelser om extrema översvämningar.

"Under de senaste fem åren, regionen har upplevt förödande översvämningar med dramatiska konsekvenser för jordbruket, " sa U av I-forskaren Francina Dominguez, som leder den hydrometeorologiska ansträngningen. "De modeller som utvecklats av vårt team kommer att förse samhällen med verktyg för att förbättra förutsägbarheten för översvämningar och hanteringen av vattenresurser."

Komplex terräng, komplext projekt

"Forskarsamhället i Argentina kommer att ha en unik möjlighet att få tillgång till instrumentering som vi vanligtvis inte har i landet, sa Paola Salio, en atmosfärsforskare vid universitetet i Buenos Aires och RELAMPAGO Argentinas huvudforskare. "Den data vi samlar in kommer att tillåta oss att förbättra vår kunskap om initieringen och tillväxten av dessa unika stormar. Vi måste förbättra våra offentliga varningar för dessa monsterstormar."

Ett team av prognosmakare från Argentina och USA kommer att tillhandahålla väderrapporter två gånger dagligen till projektets utredare. Ett separat prognosteam kommer att hjälpa till med "nu-casting" kortsiktiga väderförändringar.