今週末、竜巻がアメリカ中西部と南部の大部分を襲いました。十数人が死亡し、被害の跡はテキサス州からメリーランド州まで続いています。
竜巻が危険なのは、その威力だけではありません。予測が非常に難しいのも事実です。気象観測所が避難勧告を出すのは、平均してわずか13分前です。しかし、オクラホマ州立大学の機械工学者ジェイミー・ジェイコブ氏は、この警報時間を1時間以上に延長することを目指しています。彼と彼のチームは、こうした激しい嵐からデータを収集できる頑丈なドローンを開発しています。
ハリケーンや猛吹雪は数マイル離れたところからでも観測できますが、竜巻は非常に急速に、より小規模に発生します。竜巻を予測するには、気象レーダーでは得られない解像度で大気のプロセスを非常に詳細に理解する必要があります。
将来、ジェイコブは気象学者がドローンを多数飛ばして悪天候の中を飛行させ、嵐中の特定の地点における気温、気圧、風速を測定することを思い描いています。これらの情報をコンピューターモデルに入力することで、雷雨が竜巻に変化する可能性を示唆できるかもしれません。そして、ストームチェイサーは安全な距離からこれらのデータをすべて収集できるようになります。
ストームチェイサーは現在、嵐の内部からデータを収集できるセンサーパッケージをいくつか使用していますが、これらのツールには限界があります。嵐の進路上に投下される気象気球やTOTOセンサーは、有用なデータを収集できるかどうかは偶然に左右されます。「一度投下されると、それらは移動することができないため、嵐の予測不可能な性質の影響を受けます」とジェイコブ氏は言います。一方、無人航空機（UAV）は操縦可能で、嵐のより広い範囲を観測することができます。
しかし、ドローンは嵐に耐えられなければ、予報精度の向上には全く役立ちません。ジェイコブ氏のチームは、雨、雹、そして最大時速120マイル（約190キロメートル）の強風にも耐えられる耐久性の高い無人航空機（UAV）を開発しています。センサーとカメラを搭載したこれらの航空機は、ケブラー製の防弾チョッキに似た、軽量で強度の高い複合素材で作られています。
MARIA（メソサイクロン分析調査航空機）と呼ばれるシステムは、ドロップゾンデ（パラシュート式の小型センサー）を投下して、落下する嵐の高度分布に関するデータを収集することもできます。また、複数のデータポイントを一度に収集するために、複数のドローンを飛行させるシステムもあります。
より長期的な竜巻予測を得るには、より優れた竜巻モデルも必要です。竜巻の発生は未だ謎に包まれているからです。気温や風の流れのパターンによっては、竜巻が発生することもありますが、必ずしもそうとは限りません。
「竜巻はさまざまな気象パターンによって発生する可能性がある」とNOAAの嵐予測センターは指摘している。「そして、同じようなパターンではまったく深刻な気象が発生しないこともよくある。」
嵐に耐えうるUAVは、気象予報士に発達中の嵐に関する新たな視点を提供し、より多くの変数をより細かいスケールで追跡することで、あるシステムが竜巻に変化し、他のシステムが変化しない理由に関する貴重な情報を提供します。これらの改良されたモデルは、ドローンが収集したデータから、より正確な竜巻警報を発令することを可能にします。
今のところ、ジェイコブと彼のチームは技術的な問題の解決に取り組んでいる。彼らのドローンは通常、嵐の中へすぐに飛び込める状態ではない。準備には約4時間かかるからだ。しかし、チームは現場で時折嵐に遭遇し、その機会を利用してドローンの性能をテストしている。また、コンピューターのクラッシュ、センサーのキャリブレーションミス、ドローンの飛行制限によってデータ収集が制限されるといった問題に直面することもある。
「最終的に私たちが目指すのは、天気予報チャンネルを見ていると、ドローンから取得したデータが放送され、誰も気にしない、ただ入ってくるデータだけを見られるようになることです」とジェイコブ氏は言う。「でも、まだその実現には程遠いです。」
