從無(wú)人水面艦艇發(fā)射的火箭氣象儀器

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所的科學(xué)家宣布，他們已經(jīng)從一架無(wú)人駕駛半潛式飛行器（USSV）上發(fā)射了一枚火箭探空儀，該火箭探空儀用于在氣象氣球范圍以外的區(qū)域進(jìn)行天氣觀測(cè)，是專為此任務(wù)而設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的。海洋試驗(yàn)的初步結(jié)果發(fā)表在《大氣科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

要獲得準(zhǔn)確的氣象和海洋學(xué)（METOC）數(shù)據(jù)，需要對(duì)覆蓋地球表面近四分之三的廣泛海洋環(huán)境進(jìn)行海洋氣象和海洋學(xué)取樣。傳統(tǒng)上是通過(guò)使用海洋觀測(cè)平臺(tái)如船舶和浮標(biāo)以及衛(wèi)星和飛機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然而，由于這些方法成本高昂和/或在后勤上不可行，無(wú)法在廣泛區(qū)域且環(huán)境不友好的區(qū)域部署，因此收集的數(shù)據(jù)不完整，不適用于海洋和氣象研究。

目前，主要使用無(wú)線電探空儀來(lái)完成這項(xiàng)工作，無(wú)線電探空儀是一種由電池供電的遙測(cè)儀器，通常由一個(gè)氣象氣球攜帶到大氣中，記錄氣象測(cè)量結(jié)果并通過(guò)無(wú)線電傳輸?shù)降孛娼邮掌?。該方法用于獲取大氣中氣象數(shù)據(jù)的垂直分布，但與陸地相比，海洋中的高空探測(cè)站數(shù)量有限。目前的兩種氣象氣球——下投式探空儀和漂流探空儀氣象氣球，前者裝在飛機(jī)上，當(dāng)向地面下降時(shí)記錄大氣數(shù)據(jù)，后者的氣象儀器裝在吊籃里，受氣球壓力影響很大，雖然這兩種氣象氣球都能在平流層中漂流五天到數(shù)周甚至數(shù)月，通常在海洋上空使用，但仍不能滿足海洋天氣（如臺(tái)風(fēng)和大霧）研究、數(shù)值預(yù)測(cè)、海洋大氣邊界層（MABL）建模和海洋衛(wèi)星產(chǎn)品驗(yàn)證的需求。

火箭探空儀（能將氣象儀器向大氣發(fā)射8000m高度的氣象火箭）由長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人駕駛半潛式飛行器發(fā)射，具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和較大的海域覆蓋范圍，可在惡劣的海況下使用，未來(lái)將更經(jīng)濟(jì)、更適用。

大氣物理研究所研究人員、論文合著作者李軍博士表示：“無(wú)人駕駛半潛式飛行器是海洋氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)的理想平臺(tái)，利用從該平臺(tái)發(fā)射的火箭探空儀提供的大氣剖面信息，可以提高海洋和沿海地區(qū)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。與能提供熱鹽環(huán)流剖面的測(cè)量海洋溫度/鹽度的寬尺度全球剖面浮標(biāo)陣列（ARGO）類似，火箭探空儀能夠提供大氣溫度、濕度、壓力和風(fēng)觀測(cè)的剖面信息。

研究人員計(jì)劃未來(lái)使用無(wú)人駕駛半潛飛行器建立海上觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，把氣象探測(cè)數(shù)據(jù)擴(kuò)展到海洋，類似于陸地上的探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。預(yù)期無(wú)人駕駛半潛飛行器將可提供臺(tái)風(fēng)/颶風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維觀測(cè)，從而提高研究人員預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑或強(qiáng)度變化的能力。

論文主要研究人員陳洪斌表示： “我們正在開(kāi)發(fā)新一代USSV，它可以攜帶與海洋科學(xué)相關(guān)的各種傳感器，包括傳導(dǎo)一溫度一深度、聲學(xué)多普勒電流剖面儀和運(yùn)動(dòng)傳感器，可提供傳導(dǎo)率、水溫、流速、波高和方向的垂直剖面信息。在此基礎(chǔ)上，將開(kāi)發(fā)一個(gè)新的互聯(lián)的USSV氣象和海洋學(xué)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以提高收集METOC觀測(cè)數(shù)據(jù)的效率，并在回答相關(guān)科學(xué)問(wèn)題所需的時(shí)間和空間尺度上提供全面的數(shù)據(jù)。

研究人員希望，通過(guò)開(kāi)發(fā)專門裝備的USSV，能夠在以前大部分未受監(jiān)測(cè)的廣闊海域?qū)崟r(shí)記錄海洋氣象數(shù)據(jù)，從而能夠填補(bǔ)目前氣象和海洋學(xué)數(shù)據(jù)的部分空白，提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)而幫助科學(xué)家更好地預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)天氣事件和海洋學(xué)現(xiàn)象。

（木子編譯）