映画「ツイスターズ」:2 人の竜巻科学者が私たちを嵐を追う現実の世界に連れて行きます

TheConversation

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科学のための嵐を追うことは、刺激的でありストレスフルなことでもあります – 私たちは知っています, 、 なぜなら 私達はできる. 。また、竜巻がどのように形成され、どのように行動するかについての今日の理解を発展させるためにも不可欠です。

1996年に、 映画『ツイスター』ヘレン・ハントとの共同研究は、嵐を追う科学者たちを 大衆の想像力 そして世代の大気科学者にインスピレーションを与えました。

とともに 新しい「ツイスターズ」』映画が劇場公開されると、嵐の追跡、または私たちが呼ぶところの嵐の迎撃についての質問が寄せられています。

この種のフィールドワークを行う科学者が、嵐の後に急いで出発するときに実際に何をしているのかについて、いくつかの答えを紹介します。

A tornado near Duke, Oklahoma, with a wheat field blowing in the foreground.
国立激甚嵐研究所の科学者たちは、2024 年 5 月 24 日に携帯レーダーやその他の機器を使用してデータを収集するためにこの竜巻を「傍受」しました。 国立激しい暴風雨研究所

嵐を追いかける一日は実際どのようなものですか?

追い込みの日の朝は、おいしい朝食から始まります。その日の後半にはおいしい食事を食べる機会がないかもしれないからです。チームは気象状況を調べます。 アメリカ国立気象局のコンピューター予測モデル そして 米国海洋大気庁の暴風雨予測センターからの見通し ターゲットを決めるため。

私たちの目標は、それを理解することです 竜巻が最も発生しやすい場所 あの日。温度、湿度、風、そしてそれらが地上の高さによってどのように変化するかはすべて手がかりとなります。

嵐を追う日には「急いで待つ」というリズムがあります。すぐに位置に着きたいのですが、嵐が起こるのを待つことになることがよくあります。

A radar image shows a storm cell with a hook at the back suggesting a tornado could form.
レーダー上の「フックエコー」、通常はストームセルの後ろにあるカールは、竜巻が発生する可能性がある兆候の 1 つです。フックは上昇気流の裏側に回り込む降水を反射します。 国立激しい暴風雨研究所

嵐がよく起こる 竜巻を引き起こす前に発達するのに時間がかかる. 。そのため、私たちは嵐をレーダーと目で注意深く監視し、可能であれば、嵐が成熟するまで嵐のかなり先を行きます。多くの場合、私たちは複数の嵐を観察し、竜巻が発生する可能性がより高い嵐の兆候を探します。

ミッションサイエンティストが配備を宣言すると、全員が慌てて配置に就きます。

私たちは竜巻の追跡と測定にさまざまな機器を使用していますが、それらをいつ配備するかを決定するには技術があります。早すぎると、計器がある場所で竜巻が発生しない可能性があります。遅すぎました、そして私たちはそれを逃しました。 各楽器 竜巻に対して特定の場所に存在する必要があります。一部は嵐の前に展開し、その後は静止しておく必要があります。他のものは車に搭載され、嵐の中を行ったり来たりして運転されます。

A row of seven minivans, SUVS and jeeps with racks on top holding the sorts of instruments one might see in a weather station.
車載機器は、メソネットとして知られる移動気象観測所として機能できます。これらは、VORTEX2 研究プロジェクトで使用されました。著者を含む数十人の科学者は、2009 年の VORTEX2 中にスーパーセル竜巻のライフサイクル全体を記録することに成功しました。 イベット・リチャードソン

すべてがうまくいけば、チームメンバーは入ってくるデータに集中することになります。一部はそうなるだろう 気象観測気球の打ち上げ 竜巻からさまざまな距離にあるものもあれば、「気象計器が入った「ポッド」 まさに竜巻の通り道。

全体 観測所のネットワーク レーダーが複数の角度からデータを収集し、写真家が複数の角度から嵐を捉え、計装車両が嵐の主要エリアを横切るなど、嵐全体に設置される予定だ。

私たちの仕事のすべてが竜巻そのものに焦点を当てているわけではありません。私たちは状況を理解するために、竜巻の周囲や嵐の他の部分内の領域をターゲットにすることがよくあります。 回転がどのように形成されるか. 。理論によれば、この回転は次のとおりである可能性があります。 温度変化によって発生する 嵐の降水地域内で、竜巻が発生する場所から何マイルも離れている可能性があります。

An illustration shows a thunderstorm cloud with an updraft with a smaller downdraft behind it. Both are spinning. A spinning football indicates the type of spin.
竜巻の形成:ウィンドシアとして知られる高度に伴う風速と風向の変化は、フットボールの回転と同様の水平回転に関連しています。この回転する空気が嵐の上昇気流に引き込まれると、上昇気流が回転します。別の気流が降水によって引き起こされる下降気流を通って下降し、気流に沿った温度差により水平自転を獲得します。この回転する空気は垂直方向に傾き、スーパーセルの上昇気流によって上向きに吸い込まれ、地面近くの回転を縮小して竜巻を形成します。 ポール・マーコウスキー/ペンシルバニア州立大学

これらすべてを通じて、チームはテキスト メッセージと最新のレーダー画像に対する全員の位置を確認できるソフトウェアを使用して連絡を取り続けています。また、次の日の天気予報も監視しているので、次にどこに行くか、ホテルの部屋を探し、できれば遅い夕食を見つけることができます。

これらの楽器は嵐について何を教えてくれますか?

嵐を追うための最も重要なツールの 1 つは気象レーダーです。地上の降水量や風によって何が起こっているかを捉えます。

を使用しております 数種類のレーダー, 、通常はトラックに取り付けられているため、迅速に移動できます。より長い波長で送信するものもありますが、これは嵐の中をより遠くまで見るのに役立ちますが、その代償としてビームの幅が広くなり、画像がよりぼやけてしまいます。嵐全体にわたるデータを収集するのに適しています。

より短い波長のレーダーは降水量の奥深くまで侵入することはできませんが、侵入は可能です。 高解像度のビューを提供する 竜巻のような小規模な現象を捉えるために必要です。私たちはこれらのレーダーを発達中の竜巻の近くに設置しました。

チームメンバーがリアルタイムで嵐を監視する方法など、科学者が嵐の追跡に使用するモバイル システムとツールの一部を内部的に紹介します。

地面に沿った風、気圧、温度、湿度も監視します さまざまな楽器を使って 走行中の車両に取り付けたり、嵐が近づく前にこれらの機器の固定アレイを一時的に展開したりすることもできます。これらのいくつかは竜巻に襲われることを意図しています。

気象観測用気球 重要なデータも提供します。一部は大気圏を上昇し、嵐の外の状況を捉えるように設計されています。他のものは嵐そのものを通過し、嵐の下の雨で冷やされた空気の重要な温度変化を測定します。科学者たちは現在、嵐の一部で同じようにドローンを使用している。

シンボルは、著者のチームがスーパーセル雷雨の中に打ち上げた 70 機以上の気球搭載探査機の進路を示しています。風に乗って運ばれたこの探査機は、竜巻の重要な回転源となる可能性がある嵐の下降気流領域の温度をマッピングした。ルーク・レベル/ペンシルバニア州立大学
著者の一人、イベット・リチャードソンは気象観測気球を打ち上げて雷雨を調査します。 ショーン・マーゼクとブランデン・カトナ/ペンシルバニア州立大学

これらすべてにより、科学者は、竜巻の発達前と発達中、そして竜巻の生涯を通じて嵐の中で起こっているプロセスについての洞察を得ることができます。

竜巻を追いかけている間、どうすれば安全を保てるでしょうか?

嵐は非常に危険で予測不可能な場合があるため、常にレーダーに注意して嵐を監視することが重要です。

嵐は循環し、前の竜巻の下流で新しい竜巻を発生させることがあります。竜巻は、特に死につつあるとき、または複数の漏斗を備えた複雑な構造をしているときに、方向を変えることがあります。嵐を追う人は、竜巻だけでなく嵐全体に目を向け、忍び寄る可能性のある他の嵐に警戒することを知っています。予想される嵐の動きと道路網に基づいた避難計画が不可欠です。

1947 年、サンダーストーム プロジェクトは米国初の大規模プロジェクトでした。雷雨の科学的研究であり、レーダーと飛行機を初めて使用した。その後、映画「ツイスター」の楽器「ドロシー」のインスピレーションとなったトーテーブル竜巻観測所(Toto)を配備するプロジェクトなど、他の象徴的なプロジェクトが続きました。

科学者は嵐を追いかけるとき、計算されたリスクを負います。重要なデータを収集するのに十分ですが、チームを過度の危険にさらすことはありません。

判明したのは、 実は運転が一番危険なのです 特に道路が濡れていて視界が悪いときは、一日の終わりによくあることですが、嵐を追いかけるのに最適です。追跡中は、他のストームチェイサーの不安定な運転や嵐の周りの交通渋滞によって、運転の危険がさらに高まる可能性があります。

嵐を追いかけている間に収集したすべてのデータはどうなるでしょうか?

すぐに閃きの瞬間が得られれば良いのですが、結果が出るまでには時間がかかります。

データを収集した後、それを分析するのに何年もかかります。すべての機器からのデータを組み合わせて嵐の全体像とそれがどのように進化したかを把握するには、時間と忍耐が必要です。しかし、さまざまな角度や機器から風、温度、相対湿度、圧力に関するデータがあれば、竜巻がどのように発生するかについての理論を検証することができます。

分析プロセスには時間がかかりますが、多くの場合、竜巻そのものと同じくらい刺激的な発見が得られます。

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