現代の科学技術で、竜巻を効果的に監視し警告することはできるでしょうか?

竜巻の寿命は非常に短く、その空間規模は非常に小さいため、通常の予報では竜巻の予報を行うことは不可能です。同時に、近くに気象観測所や気象レーダーがない場合、現場に行かなくても竜巻の存在を観察することさえ現実的ではありません。レーダーの検知範囲は一般的に300キロメートルです。非常に近くでない限り、レーダーエコーで竜巻を識別することは難しく、衛星の雲画像で確認することはさらに不可能であるため、早期警報は非常に困難です。次は興味深い歴史エディターが詳しく紹介しますので、見てみましょう！

竜巻の検知と予測には3つの困難がある

1. 直径が小さい：竜巻の直径は一般的に100メートル未満ですが、強い竜巻になると数百メートルから1キロメートル程度に達することもあります。台風や亜熱帯高気圧などの気象システムの「大物」と比べると、竜巻は間違いなく「小物」です。しかし、現在の気象観測所は十分な密度がないため、竜巻は気象監視の「目」を逃れてしまうことがよくあります。

2. 持続時間が短い: 竜巻の激しい対流気象は突然発生することが多く、特定の地域への影響は比較的短く、その「生涯履歴」はわずか十数分から 1 時間です。そのため、24時間または48時間前に局所的な激しい対流気象を予測することは非常に困難です。

3. 複雑な発生環境：竜巻などの激しい対流気象の発生と発達には、総合的な大気条件を考慮する必要がありますが、その予測は困難で不確実性が高いです。また、地域によって地形要因が異なるため、正確な監視と予測の難易度がさらに高まります。

観測機器

ドップラー気象レーダー検出

竜巻は発生から消滅までの時間が短く、影響を受ける範囲も非常に狭いため、既存の検知機器では竜巻を正確に観測するのに十分な感度がありません。

相対的に言えば、ドップラーレーダーはより効果的で、一般的に使用されている観測機器です。ドップラーレーダーは竜巻から放射されるマイクロ波ビームに向けられます。マイクロ波信号は竜巻内の破片や雨滴によって反射され、再びレーダーによって受信されます。

竜巻がレーダーから遠ざかると、反射されたマイクロ波信号の周波数は低周波方向に移動します。逆に、竜巻がレーダーに近づくと、反射信号は高周波方向に移動します。この現象はドップラーシフトと呼ばれます。信号を受信すると、レーダーオペレーターは周波数シフトデータを分析して竜巻の速度と移動方向を計算できます。

二重偏波気象レーダー検出

二重偏波技術の登場により、ドップラー気象レーダーによるサイクロンや竜巻の検出が強力に補完され、竜巻の微物理的特性の分析や早期警報・予報のレベルが全面的に向上しました。

まず、ドップラー気象レーダーは、小規模な竜巻の渦を検出するために優れた空間分解能を備えている必要がありますが、二重偏波検出にそれほど高い精度は必要ありません。

2. 二重偏波特性信号はドップラー特性信号とは異なり、「等方性」であるため、観測角度の変化に依存しません。

3. 竜巻が夜間に発生したり、激しい降雨に囲まれてドップラーレーダー観測では検出が困難な場合、二重偏波情報によりより効果的に識別できます。

高速スキャンレーダー検出

ワーマンは、7秒ごとに360°の体積スキャンを完了し、14秒で12のビーム範囲のデータを検出し、11メートルの距離分解能を備えた初のXバンド移動式高速スキャンレーダー「Rapid DOW」を設計・開発し、竜巻の3次元構造の研究を容易にしました。

現在の竜巻検出技術から判断すると、高速スキャンレーダーは時間的および空間的規模で竜巻を観測する上で独自の利点を持っています。米国が計画している次世代気象レーダーネットワークも、多機能フェーズドアレイレーダーとして位置付けられている。したがって、この技術は将来的にこの種の気象を研究するための主な手段となると考えられます。