美研发预测和追踪飓风行进方案
www.fjsen.com 2012-11-21 15:49   来源:中国科技网    我来说两句

妙搭配,“追风舰队”显威力

NOAA的两种机器人平台虽是独立开发,所执行任务却是高度契合。“波浪滑翔机”像是可按意愿移动的浮标气象站,其能从海浪中汲取前行的驱动力,并能借助太阳能电池为装备的空气、水温传感器(可到达水下23英尺)、GPS导航装置以及通信设备等提供电力。同时,这也意味着它们不会行进过快,能连续在海中坚守数月,记录气压、湿度、风向和阵风、海浪高度和频率等相关数据,对于追踪和监测风暴而言再好不过。因而该机构期望在大西洋上部署一大群“波浪滑翔机”机器人,横跨数百英里,如同在区域内防守的足球队员一般,涌入风暴正在形成的区域,各自收集数据。这不仅涉及风暴内部的数据,也同时兼顾了风暴前方和后方的数据。这些额外的数据不单能够协助科研人员构建更好的模型,也能告诉气象学家风暴从头至尾究竟吞噬了多少热量。

而改进版的EMILY“飓风追踪者”能够履行“波浪滑翔机”不能尽的职责,追踪风眼本身。它同时装配了电池和往复式内燃机、温度传感器、气压指示器和摄像机等与“波浪滑翔机”类似的仪器组,以及卫星通信线路和所能承载的最大的燃料箱。其使用寿命最长为10天,可被投入风暴前方的水面上,追踪它的踪迹直至风眼中心,并停留其中,随风暴移动不断对其追踪,从而持续地获取数据流。

研究人员表示,“飓风追踪者”的主要关注点是眼壁内的压力。在许多大型的热带气旋,都会有眼壁更替周期的情形出现。过程中眼壁会缩小,再由外围雨带产生一个新的眼壁;新的眼壁会逐渐削弱并取代原来的眼壁。更替周期发生时,风暴会显著减弱,但更替周期过后,风暴可能会比原来更强烈。因此,眼壁的更替周期是飓风将会增强或是减弱的重要指示。虽然NOAA也在致力构建更好的模型,但没有足够的数据一切都是空谈。

麦克唐纳谈到:“我们坚信眼壁的变化和其内部的压力变化有关。如果我们能在观测结果中看到这些变化,并将其纳入模型,我们就能观察到飓风,并知晓它接下来要做什么。海空交界面也是如此,我们知道海洋会将动力传输给风暴,但我们此前从未观察到这种转移究竟是怎么发生的。我们正在寻找新颖、安全的方式从机器人等平台获得上述观测结果,如今,这些观测结果已经滚滚而来。”

虽然“飓风追踪者”尚在研制之中,但NOAA旗下的“波浪滑翔机”已开始在波多黎各的北方水域履行职责。其在恶劣的天气状况下捕捉到了宝贵的数据,获得了“开门红”。随后,该机构还希望这只日渐强大的机器人“追风舰队”能挖掘到更多的数据财富。这些数据将成为研发新一代计算机模型的驱动力,其能在未来几年将NOAA的风暴预测准确率提高50%。这并不是一个随意的数字,NOAA下属名为“飓风预测改进计划”的项目,就是朝着这个目标迈进的。研究人员对此都十分认真,因为更精准的飓风预测能够直接降低经济损失,减少财产损害,并挽救大量的生命。诚如麦克唐纳所言:“数据将推动模型的发展,而模型能帮助我们针对风暴更好地作出回应。模型的解析度越高,我们能做的也越多、越好。”

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