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2024-07-03 21:39:12
ハリケーンが激化すると、ハリケーンハンターたちは上空で、ほとんど想像もできないことを行います。それは、嵐の中心を飛行することです。通過するたびに、これらの飛行機に搭乗した科学者たちは、衛星では測定できない測定を行い、国立ハリケーンセンターの予報官に送信します。
マイアミ大学の気象学者ジェイソン・ダニオン氏は、米国海洋大気庁のハリケーン現地調査プログラムを率いてきた。同氏は、チームがハリケーンの動向をリアルタイムで測定するために使用する技術と、ハリケーンの眼壁を突き抜けるP-3オリオンに搭乗した際の体験について語った。
ハリケーンハンターに乗って嵐の中に飛び込むと何が起こるのでしょうか?
基本的に、私たちは飛行実験室をハリケーンの中心、カテゴリー 5 まで持ち込みます。飛行中にデータを処理し、予報官や気候モデル作成者に送ります。
P-3 では、嵐の真ん中を通り抜け、目に向かって突入するのが日常です。X パターンを想像してください。ミッション中に何度も嵐を通り抜けます。発達中の嵐の場合もあれば、カテゴリー 5 の場合もあります。
私たちは通常、海面と嵐の頂上の間の約 4 分の 1 にあたる高度約 10,000 フィートを飛行しています。ハリケーン センターのために最も強い風を測定しようとしているため、嵐の最も激しい部分を通過したいと考えています。
それは大変なことですね。科学者たちがこの飛行でどのようなことを経験しているのか、詳しく説明していただけますか？
私にとって最も強烈なフライトは、2019 年のドリアンでした。嵐はバハマ付近で発生し、風速約 185 マイルの非常に強いカテゴリー 5 の嵐へと急速に激化していました。まるで風に舞う羽根のようでした。
ドリアンの眼壁を通り抜けるときには、全員がシートベルトを着用していました。下降気流に遭遇すると、数秒で数百フィート下降することもありますし、上昇気流に遭遇すると、ほんの数秒で数百フィート上昇することもあります。ジェットコースターに乗っているような感じですが、次の上昇気流や下降気流がいつ来るかは正確にはわかりません。
ある時点では、3～4Gの重力加速度がありました。これは宇宙飛行士がロケット打ち上げ時に経験する重力加速度です。 数秒間の無重力固定されていないものは浮き上がってしまいます。
嵐が激しくなっているときでも、私のような科学者はコンピューターでデータを処理するのに忙しくしています。後方の技術者が飛行機の胴体からドロップゾンデを発射し、私たちはデータの品質をチェックして、モデリング センターや国立ハリケーン センターに送信しています。
これらの飛行からハリケーンについて何を学んでいますか?
私たちの目標の一つは、嵐が急速に激化する理由をより深く理解することです。
急激な激化とは、嵐の速度がわずか 1 日で時速 35 マイル増加することです。これは、短期間でカテゴリ 1 からカテゴリ 3 の大規模な嵐に変わることを意味します。アイダ (2021 年)、ドリアン (2019 年)、マイケル (2018 年) は、最近発生したハリケーンで急激に激化したもののほんの一部です。陸地近くでこのようなことが起こると、人々は不意を突かれ、すぐに危険にさらされます。
急速な激化は極めて短い時間内に起こる可能性があるため、私たちはハリケーンハンターとともに現場に出て、嵐が近づいている間に測定を行わなければなりません。
今のところ、急激な激化を予測するのは困難です。次の要素が急速に揃い始めるかもしれません。海洋は深いところまで温まっているか？嵐の周囲には水分が多く、大気は潤いに満ちているか？風は好ましいか？また、内核も見てみましょう。嵐の構造はどのようなもので、嵐は安定し始めているでしょうか？
衛星は予報官に基本的な情報を提供するが、ハリケーンを本当に詳しく調べるには、ハリケーンハンターを嵐の中に送り込む必要がある。
嵐が急速に激化するとどのように見えるでしょうか?
ハリケーンは真っ直ぐ立つ傾向があります。コマを想像してみてください。ですから、私たちが注目するのは一直線に立つことです。
まだ完全にまとまっていない嵐は、海面から数キロ上空の低層循環が、6～7キロ上空の中層循環と一直線になっていないことがあります。これはあまり健全な嵐とは言えません。しかし、数時間後に再び嵐の中を飛行すると、2つの中心がより一直線になっていることに気づくかもしれません。これは、嵐が急速に激化する兆候です。
また、境界層、つまり海のすぐ上の領域も調べます。ハリケーンは呼吸をします。低高度で空気を吸い込み、その空気は眼壁で急上昇し、その後嵐の上部で中心から離れるように放出されます。そのため、眼壁に巨大な上昇気流が発生します。
そこで、ドロップゾンデやテールドップラーレーダーのデータを見て、境界層での風の流れ方を調べます。本当に湿った空気が嵐の中心に向かって流れ込んでいるのでしょうか? 境界層が深いと、嵐はより大きく吸い込むこともあります。
また、構造も見ています。衛星画像では嵐は健全に見えますが、レーダーで見ると構造が乱れていたり、中心が雲で覆われていたりします。これは、嵐がまだ急速に激化する準備ができていないことを示しています。しかし、その飛行中に、構造が急速に変化し始めるのが見られるかもしれません。
空気の吸気、吐気、つまり呼吸は嵐を診断するのに最適な方法です。呼吸が健康そうに見えれば、それは嵐が激化していることを示す良い兆候である可能性があります。
ハリケーンの行動を測定および予測するためにどのような機器を使用していますか?
大気だけでなく海洋も測定できる機器が必要です。風は嵐を方向づけたり破壊したりしますが、海洋の熱と湿気は嵐の燃料です。
P-3 の 1 機にはレーザー (CRL、コンパクト回転ラマン LiDAR) が搭載されており、機体から海面までの温度、湿度、エアロゾルを測定できます。これにより、大気がどれだけ潤沢であるか、つまり嵐の発生にどれだけ適しているかを知ることができます。CRL は飛行経路全体で継続的に作動するため、機体の下に温度と湿度を示す美しいカーテンが表示されます。
飛行機には尾部にドップラーレーダーも搭載されており、空気中の水滴がどのように吹いているかを測定して風の挙動を判断します。これにより、嵐のX線のように風の場を3Dで見ることができます。これは衛星からは得られません。
また、嵐の前に、AXBT（航空機用使い捨て深海温度計）と呼ばれる海洋探査機を打ち上げます。これらの探査機は、数百フィート下の水温を測定します。通常、ハリケーンには表面温度が 26.5 度（華氏 80 度）以上あるのが適していますが、その熱の深さも重要です。
もし海水が表面で華氏85度くらいの暖かい水であっても、水深50フィートの深さではそれよりかなり冷たい場合、ハリケーンはその冷たい水とすぐに混ざり合って嵐を弱めます。しかし、メキシコ湾の渦に見られるような深海の暖かい水は、嵐を勢いづける余分なエネルギーを提供します。
また、私たちは新しい技術、P-3の胴体から発射できる小型ドローンのテストも行っています。このドローンの翼幅は約7〜9フィートで、基本的には翼の付いた気象観測所です。
目の中に落とされたドローンの 1 機は、嵐が強くなっているかどうかを示す気圧の変化を測定できます。ドローンを目壁に落として周回させることができれば、最も強い風が吹いている場所を測定できます。これは予報官にとってもう 1 つの重要な詳細です。境界層は飛行機が飛行するのに安全な場所ではないため、境界層での測定はあまり行われていません。
最近、アフリカ沖のカーボベルデ諸島もターゲットにされましたね。そこでは何を探しているのですか?
カーボベルデ諸島は大西洋のハリケーン発生地帯です。ハリケーンの種はアフリカ沖で発生し、私たちはこうした擾乱が嵐に発展する転換点を突き止めようとしています。
大西洋で発生する命名された嵐の半分以上、特に大型ハリケーンの約 80% がこの発生源から発生するため、擾乱がハリケーン発生の 7 ～ 10 日前に発生するとしても、この発生源は重要です。
アフリカでは、夏にはサハラ砂漠の南の境界沿い、涼しく湿気の多いサヘル地域に沿って多くの雷雨が発生します。気温差により、大気中にさざ波が発生します。これを熱帯波と呼びます。これらの熱帯波の中には、ハリケーンの前兆となるものもあります。しかし、サハラの空気層 (アフリカから 3 ～ 5 日おきに吹き付ける巨大な砂嵐) は、ハリケーンを抑制することができます。これらの嵐は 6 月から 8 月中旬にピークを迎えます。その後は、熱帯擾乱がカリブ海に到達する可能性が高くなります。
近い将来、国立ハリケーンセンターは 5 日間ではなく 7 日間の予報を行わなければならなくなります。私たちは、早期予報を改善する方法を模索しています。
この記事は、複雑な世界を理解するのに役立つ事実と信頼できる分析を提供する非営利の独立系ニュース組織であるThe Conversationから転載されています。執筆者：ジェイソン・ダニオン マイアミ大学
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ジェイソン・ダニオンは、NOAA、NASA、海軍研究局から資金提供を受けています。
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