Comment les essaims drones pourraient nous aider à nous protéger contre les tornades?
Tornades a détruit une grande partie du Midwest et du Sud des États-Unis ce week-end. Plus d'une douzaine de personnes ont été tuées et les sentiers de destruction s'étendent du Texas au Maryland.
Les tornadeurs ne sont pas seulement dangereux en raison de leur simple pouvoir: ils sont également extrêmement difficiles à prévoir. En moyenne, les moniteurs météorologiques nous donnent seulement 13 minutes de préavis. Mais l'ingénieur en mécanique Jamey Jacob de l'Oklahoma State University espère prolonger le temps d'avertissement à une heure ou plus. Lui et son équipe développent des drones robustes qui peuvent recueillir des données à partir de ces tempêtes violentes.
Alors que nous pouvons voir des ouragans et des tempêtes de neige à partir de miles, des tornades se forment très rapidement et à des échelles plus petites. Les prédictions nécessitent une compréhension très détaillée des processus atmosphériques à une résolution que vous ne pouvez pas obtenir avec le radar météorologique.
À l'avenir, Jacob envisage que les météorologues volent des essaims drones dans des conditions météorologiques difficiles pour mesurer la température, la pression et la vitesse du vent à des points spécifiques tout au long de la tempête. Alimenté dans un modèle informatique, cette information pourrait indiquer si un orage risque de devenir une tornade. Et les chasseurs de tempêtes pouvaient collecter toutes ces données à une distance sûre.
Les chasseurs de tempêtes utilisent actuellement des modules de capteurs qui peuvent collecter des données à l'intérieur de la tempête, mais ces outils sont limités. Les ballons météorologiques et les capteurs TOTO tombés dans le chemin de la tempête dépendent des chances de collecter des données utiles. "Une fois tombé, ils ne peuvent pas se déplacer et sont donc soumis à la nature imprévisible d'une tempête", explique Jacob. Les véhicules aériens non équipés (UAV), par contre, sont orientables et peuvent donner une vue plus complète de la tempête.
Mais les drones ne peuvent rien faire pour améliorer les prévisions si elles ne peuvent pas survivre à une tempête. L'équipe de Jacob développe des UAV robustes qui peuvent résister à la pluie, à la grêle et aux vents jusqu'à 120 milles par heure. Ces avions chargés de capteurs et de caméras sont fabriqués à partir de matériaux composites légers et solides, semblables aux gilets pare-balles Kevlar.
Un système appelé MARIA (Mesocyclone Analysis Research & Investigation Aircraft) peut même libérer des dropsondes - de petits capteurs parachutés qui peuvent recueillir des données sur le profil vertical d'une tempête à mesure qu'ils tombent. D'autres volent en essaims pour collecter plusieurs points de données à la fois.
Pour obtenir des prédictions à la tornade à plus long terme, nous aurons également besoin de meilleurs modèles de tornades, car la formation de tornades est encore un processus mystérieux. Certains modèles de température et de flux d'air peuvent provoquer des tornades dans certaines situations, mais ils ne le font pas toujours.
"Une grande variété de conditions météorologiques peut conduire à des tornades", note le Centre de prédiction des tempêtes de NOAA , "et souvent, des modèles semblables ne produisent aucun temps violent".
Les UAV anti-tempêtes pourraient donner aux prévisionnistes météorologiques de nouvelles vues sur les tempêtes en devenir, en surveillant plus de variables à des échelles plus fines, pour fournir des informations précieuses sur la raison pour laquelle certains systèmes se transforment en tornades et d'autres pas. Ces modèles améliorés, à leur tour, transforment les données collectées par drone dans des avertissements de tornade plus précis.
Pour l'instant, Jacob et son équipe travaillent encore sur les difficultés techniques. Leurs drones ne sont généralement pas prêts à voler dans une tempête à tout moment: il faut environ quatre heures pour préparer, mais l'équipe rencontre occasionnellement des tempêtes alors qu'elles sortent sur le terrain et utilisent ces occasions de tester leur métier. D'autres fois, ils sont confrontés à des ordinateurs qui s'écrasent, à des capteurs mal calibrés ou à des restrictions aériennes qui limitent leur collecte de données.
"Finalement, ce que nous voulons, c'est d'arriver à un point où vous regardez la chaîne météorologique", explique Jacob, "et ils rapportent les données qu'ils reçoivent des drones, et personne ne s'en soucie, ce sont juste les données qui arrivent In. Mais nous sommes encore très loin de là. "