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無人機還可以探測颱風?

颱風的威力之巨大,相信很多人都親眼見識過。

但你知道颱風的內部是什麼樣嗎?

你知道無人機也可以探測颱風內部嗎?

據說在20世紀40年代,兩名空軍飛行員在酒吧里打賭,挑戰看誰有足夠的勇氣駕駛飛機穿越颶風。

1954年7月27日,美國空軍中校約瑟夫·達克沃思駕駛一架單引擎螺旋槳教練機從得克薩斯州的空軍基地起飛,進入(墨西哥灣)颶風眼區,此舉開創了美國空軍飛機觀測颶風之先河。

「當我們闖入颶風眼區時,很慶幸的是飛機居然完好無缺,我們還能看見太陽和海面,颶風眼看起來猶如一個巨大的傾斜的漏斗……」

因為載人飛機穿越颱風的觀測成本太高、風險太大,可能造成人員傷亡(特別是低空飛行時),因此成本低、效費比高及晝夜可用的無人機替代載人飛機執行高風險作業任務,成為當今國際航天領域的一個重要發展方向。

2008年7月18日10時17分,這架CN-1型無人機從北緯27.77°、東經120.69°位置出發,向第7號颱風「海鷗」的中心方向進發。

這是一張CN-1型無人機向颱風進發的路徑圖。黃色為颱風中心眼,紅色為飛行軌跡。

全機長度為1.75米、重量為12千克、最大作業高度5千米、最大續航時間超過7小時。

這是中國大陸首次利用無人機對颱風中心進行探測。

飛機到達指定高度後,基本維持在300米和500米左右,距颱風中心最近距離為108.4千米,且大部分時間在颱風雲系下的降水區中飛行。無人機對「海鷗」進行了近4小時的飛行探測,巡航距離為115公里,經歷了降水區、逆風區、強對流區等較為惡劣的飛行環境後,於13時54分安全著陸。

該無人機配備了機載探空儀,成功獲取了探測時段內颱風中心的溫度、氣壓、相對濕度、風向和風速等基本氣象要素數據。

天、地、空觀測手段我們都有,

為何還要利用飛機來探測颱風?

事實上,隨著衛星和數值預報技術的發展,近年來颱風路徑預報得到明顯改進。然而,颱風強度預報進展緩慢,對颱風帶來的狂風和暴雨進行客觀預報仍不具有明顯的業務能力。而颱風強度變化和風雨分布主要受颱風環流內的中尺度對流等結構特徵變化的影響,因此對颱風內部結構特徵的描述尤為重要。

但氣象衛星等觀測手段還無法對氣旋內部的氣象要素進行直接測量,既不能確定風暴中心氣壓,也不能給出精確的風速信息,而這些信息對準確預報風暴的發展和運動又非常重要。

這時,就該無人機閃亮登場了。

無人機能直抵風暴外圍的螺旋雲帶,甚至風暴中心,並在不同高度層開展最直接的「現場」觀測。與衛星大範圍的遙測相比,無人機觀測範圍雖小,但從業務角度來講,其獲取的觀測資料對於提升颱風預報能力具有重要作用。

此外,無人機探測作為衛星、雷達和氣象業務觀測網的重要補充,若能與近年來發展較快的近海浮標、梯度觀測塔及車載追風觀測等儀器協同使用,將在颱風觀測研究和數值模式發展及防災減災中發揮更大的作用。

那無人機有弱點么?

當然,無人機並不是萬能的,與載人飛機一樣,其飛行也會受到天氣條件的限制。

例如,暴雨、雷電等天氣對無人機的通信(包括控制無人機飛行的信號、無人機探測信息的傳輸等)會產生一定影響;大風和冰雹會影響小型無人機的飛行穩定性;霧霾對密封不好的無人機電路也可能造成影響。

當然,隨著技術的進步,無人機能適飛的天氣條件會越來越多,將來可能會具備全天候飛行的能力。

無人機可為氣象領域做什麼?

快速、靈活是無人機的作業特點

無人機可應用于海洋颱風探測、高原、無人區強對流天氣觀測,颱風探測,人工影響天氣以及邊界層(氣溶膠、大氣垂直廓線)探測,災害監測、調查及生態監測等領域。

此外,氣象部門還利用無人機對森林火災、洪澇、湖泊藍藻、土地利用、土壤沙化、草原生態等進行監測。

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