波浪滑翔机

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本报记者 张巍巍 综合外电

席卷美国东海岸的飓风“桑迪”早已过去，但它对美国造成的大量人员伤亡和巨大经济损失让人心有余悸。美国《国家科学院学报》近日刊发的一篇论文指出，随着全球变暖态势的增强，热带气旋的发生也愈加频繁，而这种情况在大西洋区域表现得尤为突出。统计数据表明，自1923年以来大西洋飓风潮的数量有了显著增加。此外，丹麦哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所冰与气候中心的科研人员还表示，具有最高级别风暴潮的飓风将带来极大的破坏和经济影响，例如2005年突袭美国新奥尔良的五级飓风卡特里娜，它们在温暖年份的发生数量约为寒冷年份的两倍。因此，为避免不必要的伤亡和损失，对飓风进行精准的追踪和预测就显得势在必行。

巧部署，风眼里面挖数据

美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的气象学家表示，科研人员只有在获得风暴相关数据的情况下才能预测它们的前行路径和强度。若想对飓风更好地进行预测就需要更准确的数据，尤其是源自风暴中心的数据。此前，NOAA等机构会从不同的来源收集风暴的有关数据，例如盘旋于数千英尺高空的飞行器，环墨西哥湾区域零散分布的固定浮标气象站，和环绕地球运行的卫星等，这些都能使科学家较好地了解风暴周围区域的情况。但源自风暴内部的数据流却仍然缺乏，而这个区域正是最重要的数据所在。因此，NOAA正在研制能够从飓风风眼传送报告的机器人，以弥补巨大的数据缺口，并预测飓风最有可能的路径，及其下一步的动态。

据大众科学网站相关报道，由于目前已进入本年飓风袭击较为猛烈的阶段，NOAA的研究人员正在努力部署两种不同的水下机器人，并期待它们未来能成为风暴预测的关键工具。第一种是泳动型机器人“波浪滑翔机”，其被预想为一个持续的监控平台，一只流动的监测站“舰队”，整个飓风季都将停留在海上，随时等待冲入风暴的活动区域。第二种就是Hydronalix公司研制的水上综合紧急救生装置EMILY的改进版——“飓风追踪者”无人水面艇。它能够连续数日追踪风暴，直接将源自风暴风眼的数据流传送给海岸上的科研人员。这些机器人平台将提供给气象学家有关天气系统前方、内部和后方表面状况的完整特性描述。而这些新品种的“追风舰队”也将连同越来越机器人化的飞行器，和在超级计算机上运行的高分辨率天气模型一起，生成更加完整和清晰的风暴图像。

NOAA大西洋海洋学和气象实验室的副主任艾伦·莱昂纳迪表示，目前只有三种方式可以获得上述数据。第一种是风暴碰巧穿过此前已经布置在水中的浮标，而这并不像人们想像的那么经常发生。另一种是于风暴所在区域放置船只来收集数据，但这种情况对留在船上的船员而言过于危险，因此一般不被采纳。第三种就是他们已经使用的，通过飞行器在风暴前方部署仪器设备，使其能在风暴经过时收集数据。

“随着近年来载人飞机和无人机的发展，收集到的数据越发丰富，对风暴路径的预测也变得愈发准确。但风暴的路线很大程度上会由上层风和飓风周围的环境所影响，强度却只能从风暴内部测量。即使能从风眼获取数据，其也能快速地改变，因此很难及时精确地获知在某一时刻的风暴强度，然而这却决定了一个城市是否需要进行人员疏散。一场风暴将在新奥尔良州以东或是以西登陆并不那么重要，更重要的是知晓它将演变为一级飓风还是三级飓风。”莱昂纳迪如是说。

NOAA地球系统研究实验室的主任亚历山大·麦克唐纳博士也表示：“现今的问题在于风暴的增强速度到底有多快？拿2004年自佛罗里达州西海岸登陆的飓风查理为例，其在一天内就从二级飓风升级成为四级飓风。因此我们的理念就是在风暴的强度发生变化时能够观测到，平均每半小时获取一次新的压力读数，因为观察不到，就无法进行预测。”

就了解强度而言，风暴数据最丰富的部分位于海洋和空气交界面。这个区域可由水面向上向下延伸数十英尺，其在风暴风眼中也表现得尤为明显。飓风的能量源自海水下面的热力，也正是海气交界面将它们转移到了上方。保持观察海洋和空气的温度，以及眼壁内的压力，对于了解风暴现在和未来的强度十分关键。风眼的四周环绕着眼壁，强度最强、风速最快的风就位于飓风的眼壁处。而风眼却是风暴中心天气十分稳定的地带，其内通常是平静无风，甚至时有阳光。