Sono sempre interessato a sapere come vengono utilizzati i droni a beneficio dell'umanità ed ero curioso di saperne di più su come vengono utilizzati nelle previsioni meteorologiche. Ho fatto un po' di ricerche per scoprire cosa sono i droni meteorologici e come vengono utilizzati per prevedere il tempo. Ecco cosa ho imparato.
I droni meteorologici sono droni appositamente progettati che vengono fatti volare nello strato più basso dell'atmosfera terrestre, lo strato limite. Sono dotati di sensori per raccogliere informazioni su temperatura, umidità e vento nell'atmosfera, infine per aiutare a migliorare i modelli di previsione meteorologica.
L'uso dei droni per raccogliere campioni atmosferici è un enorme progresso rispetto ai metodi tradizionali di raccolta dei dati e ha il potenziale per migliorare notevolmente l'accuratezza dei modelli di previsione meteorologica. Perchè importa? Avere modelli più accurati influisce sia sulla quotidianità che sul quadro generale. Consente ai meteorologi di fornirci previsioni meteorologiche migliori a 10 giorni, ma in più significa la capacità di fornire avvisi più avanzati per tempeste come i tornado o se e dove atterreranno gli uragani.
Come funzionano i droni meteorologici
Lo strato più basso dell'atmosfera, chiamato strato limite, è il luogo in cui si verifica la maggior parte del nostro tempo. Le condizioni meteorologiche che incidono su ognuno di noi dipendono da un numero vertiginoso di variabili e fattori. Il tentativo di fare previsioni accurate su ciò che farà il tempo dopo si basa su modelli di previsione meteorologica molto complicati, ma l'output di questi modelli è buono solo quanto i dati inseriti in essi. E ottenere buoni dati è più difficile di quanto potresti pensare.
È qui che entrano in gioco i droni meteorologici. I droni meteorologici possono essere fatti volare attraverso l'intero strato verticale dello strato limite dell'atmosfera e raccogliere dati cruciali su temperatura, umidità, pressione dell'aria e velocità e direzione del vento.
I droni meteorologici possono raccogliere questi dati in diversi modi. Un modo è attraverso i sensori di temperatura, umidità e pressione dell'aria fissati direttamente sul drone. Un altro modo per raccogliere i dati è far cadere sensori chiamati dropsondes, dotati di un paracadute, da un'alta quota. Le sonde a goccia scendono attraverso il profilo verticale dello strato limite, raccogliendo dati fino in fondo. Un ultimo modo importante in cui i droni meteorologici raccolgono dati è attraverso l'imaging visivo, comprese fotografie e video.
Un miglioramento rispetto ai metodi tradizionali
Tradizionalmente, gli scienziati hanno utilizzato palloncini meteorologici e stazioni meteorologiche per raccogliere dati meteorologici per la modellazione. I limiti di una stazione meteorologica sono la sua posizione statica (non si muove) e la sua vicinanza alla superficie terrestre. Anche se una stazione meteorologica si trova in cima a un grattacielo o a una torre, è abbastanza legata alla terra e non può ottenere dati dalle parti superiori dello strato limite. I palloni meteorologici possono alzarsi molto più in alto, ma hanno lo svantaggio di non poter essere controllati. Andranno dove li soffia il vento. Inoltre, i palloni meteorologici non tornano a terra da dove sono stati lanciati e generalmente non sono recuperabili.
I satelliti sono un'altra fonte di dati per i modelli di previsione meteorologica. Sono in grado di ottenere dati sul vapore acqueo e sulla formazione di nubi, ma non sono così utili per misurare la temperatura, l'umidità o il vento, poiché sono ovviamente ben al di sopra dello strato limite in cui si verificano questi fattori. Storicamente sono stati utilizzati anche droni meteorologici ad ala fissa ad alta quota, a lungo raggio, ma hanno limitazioni simili ai satelliti e sono estremamente costosi da utilizzare. Gli aeroplani vengono utilizzati anche per raccogliere dati meteorologici e sono spesso utilizzati in eventi di tempesta. Tuttavia, gli aeroplani sono anche costosi da usare e mandare un pilota in una tempesta comporta un grado di rischio per la vita umana molto più elevato rispetto all'invio di un drone.
I droni non hanno queste limitazioni. Possono essere facilmente pilotati ad alta quota e di recente agli scienziati è stato concesso il permesso di volare fino a 3.500 piedi sopra il livello del suolo per studi di raccolta dati. (Per quanto sembri, anche un quadricottero di consumo standard non avrebbe problemi a operare a questa quota, a parte la restrizione di volo massima di 400 piedi AGL). Sono facilmente controllabili per dirigersi direttamente nel vento, o addirittura nella tempesta, per ottenere dati esattamente all'altitudine e alla posizione che gli scienziati vorrebbero. E i droni tornano a terra, il che significa che sensori e apparecchiature molto più costosi e sofisticati possono essere utilizzati su un drone di quanto sarebbe pratico da usare su una mongolfiera.
Sviluppi attuali
Sono in corso diversi importanti progetti che stanno lavorando per utilizzare e migliorare i droni per la raccolta dei dati meteorologici. Uno di questi è direttamente collegato agli scienziati che lavorano con il NOAA. Stanno lavorando a studi sul campo a breve termine incentrati su regioni specifiche degli Stati Uniti per studiare come le caratteristiche del terreno e della superficie terrestre influenzano i modelli meteorologici. L'obiettivo è determinare se e come la superficie terrestre influisca sul tempo e come incorporare tale variabile nei modelli meteorologici e climatici.
Un altro progetto in corso, diretto dal professor Phillip Chilson dell'Università dell'Oklahoma, è in fase di pianificazione e sviluppo, ma ha il potenziale per rivoluzionare la scienza meteorologica e le previsioni meteorologiche. Immagina una rete nazionale di torri di stazioni meteorologiche, ciascuna dotata di una flotta di droni meteorologici autonomi. I droni in ciascuna stazione verrebbero schierati ogni ora per lanciare e raccogliere dati da inserire nei modelli meteorologici, fornendo enormi quantità di dati affidabili, in modo molto più efficiente e affidabile di qualsiasi altro metodo attualmente impiegato.
Inoltre, uno sciame di droni comunicanti e interconnessi in ciascuna stazione potrebbe essere schierato automaticamente quando vengono rilevate condizioni di tempesta e utilizzare l'IA per determinare dove volare e raccogliere dati rilevanti. Anche questi dati verrebbero inseriti nei modelli di previsione meteorologica.
Quale impatto possono avere
Previsioni meteorologiche
Più dati da tutta la nazione (e dal mondo), da più livelli dello strato limite, significano modelli di previsione meteorologica più accurati. Le misurazioni dei droni delle tempeste possono aiutare gli scienziati a valutare i modelli meteorologici attuali e identificare e correggere i modelli di previsione. La collaborazione tra gli scienziati che lavorano su questi progetti di raccolta dati e modelli di previsione del servizio meteorologico locale si traduce in previsioni meteorologiche più accurate per i rapporti meteorologici locali. È uno scherzo permanente il fatto che i meteorologi si sbaglino continuamente senza che nessuno li ritenga responsabili, ma questo potrebbe cambiare con modelli più accurati.
Preparazione alle tempeste
Avere una previsione del tempo accurata e affidabile è molto più importante della semplice pianificazione in quale giorno fare un picnic o se portare con sé l'ombrello. Quando si stanno sviluppando tempeste, avere il miglior modello meteorologico possibile può aiutare a ridurre l'impatto sulla vita e sulla proprietà.
Nelle regioni soggette a tornado, l'attuale tempo medio di allerta precoce è di 16 minuti. Ciò significa che i residenti vengono avvisati solo 16 minuti prima che ci si possa aspettare che un tornado probabile o noto li raggiunga. Questo non lascia tempo sufficiente per l'evacuazione o per mettersi al riparo. La speranza è che con le previsioni meteorologiche basate sui dati dei droni, il tempo di risposta dell'allarme rapido possa essere aumentato fino a un'ora, il che consentirebbe alle persone opportunità molto migliori di proteggere la vita e la proprietà.
Anche gli uragani sono notoriamente difficili da prevedere. Possono prendere strade inaspettate, intensificarsi o disperdersi in modo imprevedibile. Con una migliore capacità di raccogliere dati dall'interno di una tempesta attiva con i droni, meteorologi e scienziati meteorologici saranno in grado di fare previsioni migliori sui percorsi e sull'intensità delle tempeste degli uragani. Ciò consentirebbe al servizio meteorologico di prendere decisioni più informate in merito a evacuazioni, misure di prevenzione delle mareggiate e dove schierare squadre di risposta alle emergenze.
Conclusione
L'utilità dei droni in tutti i tipi di usi e applicazioni è ancora in fase di scoperta. Anche se hanno già dimostrato di essere la migliore tecnologia nella raccolta di dati migliori per i modelli di previsione meteorologica, la tecnologia non è ancora completamente sviluppata. Con il miglioramento della capacità dei droni di volare in condizioni meteorologiche avverse, con l'aumento della sensibilità e della precisione dei sensori di misurazione sui droni, con lo sviluppo della programmazione per l'intelligence dei droni sciame, tutte queste cose si aggiungeranno alla capacità dei droni di cambiare il modo in cui misuriamo e sono influenzati dal nostro tempo.