飛機的擋風玻璃變成了一片純灰色，由於美國國家航空航天局（NASA）的P-3飛機在15000英尺的高空穿梭於暴風雪中，能見度幾乎為零。固定在機翼上的探測器測量了雲層中冰粒的大小，紅外溫度計記錄了溫度，攝像頭拍攝了數千張冰晶的照片。隨著資料的湧入，機艙內十幾位科學家記錄了這些資訊。在八英里高的上空，一位飛行員駕駛另一架飛機飛越同一朵雲的頂部。那裡的空氣非常稀薄，他穿著太空服。
這項為期八小時的任務是美國國家航空航天局（NASA）一項名為“大西洋沿岸威脅性暴風雪的微觀物理學和降水調查”（IMPACTS）專案的三年任務中的一項。該專案涉及300多名大氣科學家、氣象學家和機組人員。他們於2023年2月完成的飛行任務所獲得的資料，正在填補科學家們在暴風雪物理學知識方面的空白，例如冰晶在雲層中的哪個位置形成，以及在什麼條件下它們會以降雪的形式落下。這些發現將用於幫助預報員更好地預測降雪地點和積雪量——這是一項艱鉅的任務，令氣象學家、滑雪愛好者和盼望下雪天停課的學生們都感到懊惱。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校最近退休的大氣科學家羅伯特·M·勞伯說：“我們真的在努力瞭解所有這些不同的過程是如何共同作用，從而產生造成混亂的暴風雪的。”他是該專案的首席研究員之一。
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當來自極地的冷空氣與來自熱帶的溫暖潮溼空氣相遇時，會產生冰晶，這些冰晶最終可能會變得足夠重，以降雪花的形式落下。但是，預測暴風雪將襲擊哪裡以及會留下多少積雪是一項出了名的具有挑戰性的任務。這是因為從冰晶到陣雪的旅程非常複雜且曲折。
晶體通常在雲層頂部附近形成，然後緩慢向下漂移。但是，如果雲層中有任何附近的上升氣流，晶體可能會被再次向上捲起，在那裡它們可以與其他冰晶結合，變成下落速度更快的雪花。然後，這些雪花組織成帶狀，通常在天氣預報中以彩色條帶的形式描繪出來，顯示最強降雪可能發生的區域。但是，控制這些帶狀結構如何形成的因素在很大程度上仍然未知。而且，任何到達地面的雪都可能融化，這取決於地面的溫暖程度。
雲層通常由許多水平的、蛋糕狀的層組成，每一層都具有不同的屬性。20世紀70年代和80年代的暴風雪預報員觀察模式，並使用從少數幾層雲層中提取資訊的模型；如今，更好的儀器和計算機建模使氣象學家能夠檢查多達八倍的雲層。但是在進行預測時，資料總是越多越好，預報員主要依靠過去研究專案的觀測結果來解釋衛星觀測結果併為其模型提供資訊。
猶他大學的大氣科學家吉姆·斯廷伯格說：“在過去的幾十年裡，我們的預報有了穩步的提高，但是我們需要更多關於暴風雪內部發生的細枝末節的資訊。”他沒有參與IMPACTS專案。
2009年，勞伯的團隊開始透過一個名為“冬季風暴剖面分析”（PLOWS）的專案，更密切地關注暴風雪的內部情況。科學家們利用地面和飛機上的先進雷達技術，收集了關於中西部暴風雪微觀物理特性的驚人詳細資料。資料顯示了勞伯所說的“雪羽流”：雲層中由對流驅動的風向上吹的區域，即使冰晶向下落。“那時我們說，‘天哪，這裡面發生了很多事情，’”他說。這些下一代機載雷達系統“改變了我們對這些風暴的整體看法”。
十年後，勞伯和合作者開始進行IMPACTS飛行，以研究美國大西洋沿岸的暴風雪，這些暴風雪由潮溼的海洋空氣推動。該團隊使用了更先進的雷達和雷射雷達裝置，以幫助揭示雲層中過冷水和冰晶的存在和比例，使用一種稱為反射率的測量方法。這使他們能夠研究該比例如何隨溫度等變數而變化。短波長和中波長雷達還可以高解析度地觀察微小粒子以及雲層的整體結構。透過同時飛行兩架飛機——這是同類項目中的首例——研究人員跟蹤了冰晶如何在風暴系統中及其頂部形成。
該專案35次飛行任務獲得的資料揭示了雪花變得足夠重以降落的微觀物理過程：聚集和鑲邊。在聚集過程中，冰晶結合並生長成雪花；在鑲邊過程中，冰晶在下落時會吸收過冷水滴。IMPACTS專案提供了一些關於雲層中鑲邊產生的雪花的最廣泛的觀測資料。
IMPACTS首席研究員林恩·麥克默迪說：“我們正試圖利用雷達反射率資訊來弄清楚，在降雪量大的區域，這兩種過程中的一種還是兩種都存在。是聚集嗎？是鑲邊嗎？那裡到底發生了什麼？”她是在華盛頓大學工作的大氣科學家。
透過更好地瞭解冰晶是如何變得足夠重而從雲層中落下的，科學家們現在正在使用IMPACTS資料來更好地瞭解雪帶中發生的事情，特別是導致最強降雪的雪帶是如何形成的。未來的分析可能會側重於雪雲的結構如何隨時間變化並影響風暴強度。儘管最近的測量側重於美國大西洋沿岸，但導致破壞性暴風雪的因素很可能也適用於其他地方。
在未來的專案中，無人機等飛行速度較慢的飛行器可以同時從不同的雲層捕獲更詳細的資訊，從而揭示更多關於冰晶如何形成和變化的資訊。但是，石溪大學大氣科學家布賴恩·科爾說，就目前而言，僅僅識別出潛伏的風暴中正在起作用的物理過程，就可以幫助預報員做出更好的預測。科爾也參與了IMPACTS專案。“僅僅能夠說這個區域將因為雪帶活動而獲得增強的降雪量，這與我們過去的情況相比，已經向前邁進了一步。”