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Comment les essaims de drones pourraient nous aider à nous protéger des tornades

2021

Les tornades ont ravagé 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 pistes de destruction s'étendent du Texas au Maryland.

Les tornades ne sont pas seulement dangereuses en raison de leur puissance: elles sont également extrêmement difficiles à prédire. En moyenne, les moniteurs météo ne nous préviennent que 13 minutes à l’avance. Mais l'ingénieur en mécanique Jamey Jacob de l'Oklahoma State University espère prolonger le délai d'alerte à une heure ou plus. Lui et son équipe développent des drones robustes capables de collecter des données sur ces violents orages.

Alors que nous pouvons voir des ouragans et des blizzards venir de plusieurs kilomètres, les tornades se forment très rapidement et à des échelles plus petites. Leur prédiction nécessite une compréhension très détaillée des processus atmosphériques à une résolution impossible à obtenir avec un radar météorologique.

Dans le futur, Jacob envisage des météorologues volant des essaims de drones dans des conditions météorologiques extrêmes pour mesurer la température, la pression et la vitesse du vent à des points spécifiques tout au long de la tempête. Alimentées dans un modèle informatique, ces informations pourraient indiquer si un orage risque de se transformer en tornade. Et les chasseurs de tempête pourraient collecter toutes ces données à une distance de sécurité.

Les chasseurs de tempêtes utilisent actuellement des ensembles de capteurs capables de collecter des données à l'intérieur de la tempête, mais ces outils sont limités. Les ballons météo et les capteurs TOTO largués sur le passage de la tempête dépendent de la possibilité de collecter des données utiles. "Une fois largués, ils ne peuvent plus bouger et sont donc sujets à la nature imprévisible d'une tempête", explique Jacob. Les véhicules aériens sans pilote (UAV), en revanche, sont orientables et peuvent donner une vision plus complète de la tempête.

Mais les drones ne peuvent rien faire pour améliorer les prévisions s’ils ne peuvent pas survivre à une tempête. L'équipe de Jacob met au point des UAV robustes capables de résister à la pluie, à la grêle et à des vents allant jusqu'à 120 milles à l'heure. Ces avions chargés de capteurs et de caméras sont fabriqués dans des matériaux composites légers et résistants, similaires aux gilets pare-balles en kevlar.

Un système, appelé MARIA (avion de recherche et d’investigation en analyse de mésocyclone) peut même émettre des gouttes d'eau, de petits capteurs parachutés capables de collecter des données sur le profil vertical d'une tempête au moment de leur chute. D'autres volent en essaims pour collecter plusieurs points de données à la fois.

Pour obtenir des prévisions de tornade à long terme, nous aurons également besoin de meilleurs modèles de tornade car la formation de tornade est encore un processus mystérieux. Certains régimes de température et de vent peuvent provoquer des tornades dans certaines situations, mais pas toujours.

"Une grande variété de conditions météorologiques peuvent provoquer des tornades, note le Centre de prévision des tempêtes de la NOAA et, souvent, des tendances similaires peuvent ne produire aucun temps violent."

Les drones anti-tempête pourraient donner aux prévisionnistes une nouvelle vision du développement des tempêtes, en traçant plus de variables à des échelles plus fines, afin de fournir des informations précieuses sur les raisons pour lesquelles certains systèmes se transforment en tornades et d'autres pas. Ces modèles améliorés, à leur tour, transformeront les données recueillies par drones en avertissements de tornade plus précis.

Pour le moment, 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 se préparer, mais l'équipe rencontre parfois des tempêtes pendant qu'elle est sur le terrain, et elle utilise ces opportunités pour tester leur métier. D'autres fois, ils rencontrent des ordinateurs en panne, des capteurs mal calibrés ou des restrictions de vol de drones limitant la collecte de données.

"En fin de compte, ce que nous souhaitons, c’est que nous regardions la chaîne météo, dit Jacob et ils rapportent des données qu’ils obtiennent des drones, et personne ne se soucie de nous, c’est juste les données qui arrivent." Mais nous sommes encore très loin de ça. "

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