无人机能干的事又多了一个,龙卷风预警

和飓风相比,龙卷风的局部破坏力更大,而且形成更加迅速。

在美国,平均每年有 60 多人死于龙卷风,和它惊人的破坏力比起来,很难提前预测才是龙卷风成为前五大自然灾害的原因。

在 1980 年代,对于龙卷风形成的预警时间只有 3 分钟,主要依靠多发地带的人工目测。

直到 1988 年多普勒气象雷达的引入,可以发现形成龙卷风的钩状回波,提前预警的时间才增加到大约 15 分钟。但是龙卷风预警的误报率一度高达 80%。

主要是因为龙卷风形成时,有些时候钩状回波并不明显。但随着对于龙卷风形成时候气象信息的研究,科学家发现在形成前两个小时,龙卷风核心地区的气流会产生大量低频声音。但这种声音的频率太低,人们根本无法听见。

在尝试了几次驾车采集失败后。俄亥俄州立大学工程学院教授 Jamey Jacob 把目光放在了那些灵活的四轴和固定翼无人机上。

他和他的团队把低频麦克风、传感器,以及摄像机安装在改装过的无人机上,在上个月开始配合气象雷达追踪美国平原上多发的龙卷风。

通常,飓风等大型风暴系统的形成比较缓慢,气象学家可以从卫星和雷达上观察到高空中风暴的形成和移动过程,但龙卷风的规模更小,主要是地面和风暴云层之间的气流相互作用形成。目前的天气雷达没办法监测这个高度的气象活动,而通过已有的风暴区域预报,Jacob 教授可以控制无人机直接飞到目标区域。在最近的几次尝试中,他们成功地采集此前无法到达区域内的低频声音信号、压强、温度和湿度等信息。

“通过研究无人机传输回来的这些信息,可以使龙卷风的预警从15分钟,提高到1个小时,甚至更多,同时误报率也下降了 20%。”Jacob 教授解释说,“更关键的是,现在我们可以在更安全的位置来研究龙卷风的形成了。”

目前对于飓风的研究主要靠在地面布置传感装置来收集信息,一旦龙卷风没有在布置的区域内形成,或者传输信号丢失,预警的能力就大幅下降。

但无人机监控龙卷风也面临着一些棘手的问题。

飓风、冰雹、地面挂起来的碎片,一旦无人机在风暴中受到严重的损坏,对于信息的采集和预警都会被中断。

Jacob 教授和他的团队目前在研究通过轻便和坚固的复合材料来改装无人机,确保可以承受暴风雨和时速达到 120 英里的风速。

成本也值得考虑,虽然这个项目是由国际科学基金会拨款 600 万美元中的一部分。但所有记录风速、声音、湿度的传感器部分的成本就已经高达 2500 美元,这还不包括安装和维护接受数据的传感部分的成本。

而且美国政府开始加强对于无人机的管控,民航监管机构 FAA 针对无人机的注册系统也在讨论中。

早在 2016 年,Jacob 教授就开始了固定翼无人机收集气象信息的研究,而美国航空航天局 Ames 研究中心也在尝试用无人机上的传感器来预报城市里面准确位置的天气信息。

无人机不只是送快递,它还有更多可以挖掘的领域。

来源:好奇心日报

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