波浪滑翔機

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本報記者 張巍巍 綜合外電

席卷美國東海岸的颶風“桑迪”早已過去，但它對美國造成的大量人員傷亡和巨大經濟損失讓人心有余悸。美國《國家科學院學報》近日刊發的一篇論文指出，隨著全球變暖態勢的增強，熱帶氣旋的發生也愈加頻繁，而這種情況在大西洋區域表現得尤為突出。統計數據表明，自1923年以來大西洋颶風潮的數量有了顯著增加。此外，丹麥哥本哈根大學尼爾斯·波爾研究所冰與氣候中心的科研人員還表示，具有最高級別風暴潮的颶風將帶來極大的破壞和經濟影響，例如2005年突襲美國新奧爾良的五級颶風卡特里娜，它們在溫暖年份的發生數量約為寒冷年份的兩倍。因此，為避免不必要的傷亡和損失，對颶風進行精準的追蹤和預測就顯得勢在必行。

巧部署，風眼里面挖數據

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的氣象學家表示，科研人員只有在獲得風暴相關數據的情況下才能預測它們的前行路徑和強度。若想對颶風更好地進行預測就需要更準確的數據，尤其是源自風暴中心的數據。此前，NOAA等機構會從不同的來源收集風暴的有關數據，例如盤旋于數千英尺高空的飛行器，環墨西哥灣區域零散分布的固定浮標氣象站，和環繞地球運行的衛星等，這些都能使科學家較好地了解風暴周圍區域的情況。但源自風暴內部的數據流卻仍然缺乏，而這個區域正是最重要的數據所在。因此，NOAA正在研制能夠從颶風風眼傳送報告的機器人，以彌補巨大的數據缺口，并預測颶風最有可能的路徑，及其下一步的動態。

據大眾科學網站相關報道，由于目前已進入本年颶風襲擊較為猛烈的階段，NOAA的研究人員正在努力部署兩種不同的水下機器人，并期待它們未來能成為風暴預測的關鍵工具。第一種是泳動型機器人“波浪滑翔機”，其被預想為一個持續的監控平臺，一只流動的監測站“艦隊”，整個颶風季都將停留在海上，隨時等待沖入風暴的活動區域。第二種就是Hydronalix公司研制的水上綜合緊急救生裝置EMILY的改進版——“颶風追蹤者”無人水面艇。它能夠連續數日追蹤風暴，直接將源自風暴風眼的數據流傳送給海岸上的科研人員。這些機器人平臺將提供給氣象學家有關天氣系統前方、內部和后方表面狀況的完整特性描述。而這些新品種的“追風艦隊”也將連同越來越機器人化的飛行器，和在超級計算機上運行的高分辨率天氣模型一起，生成更加完整和清晰的風暴圖像。

NOAA大西洋海洋學和氣象實驗室的副主任艾倫·萊昂納迪表示，目前只有三種方式可以獲得上述數據。第一種是風暴碰巧穿過此前已經布置在水中的浮標，而這并不像人們想像的那么經常發生。另一種是于風暴所在區域放置船只來收集數據，但這種情況對留在船上的船員而言過于危險，因此一般不被采納。第三種就是他們已經使用的，通過飛行器在風暴前方部署儀器設備，使其能在風暴經過時收集數據。

“隨著近年來載人飛機和無人機的發展，收集到的數據越發豐富，對風暴路徑的預測也變得愈發準確。但風暴的路線很大程度上會由上層風和颶風周圍的環境所影響，強度卻只能從風暴內部測量。即使能從風眼獲取數據，其也能快速地改變，因此很難及時精確地獲知在某一時刻的風暴強度，然而這卻決定了一個城市是否需要進行人員疏散。一場風暴將在新奧爾良州以東或是以西登陸并不那么重要，更重要的是知曉它將演變為一級颶風還是三級颶風。”萊昂納迪如是說。

NOAA地球系統研究實驗室的主任亞歷山大·麥克唐納博士也表示：“現今的問題在于風暴的增強速度到底有多快？拿2004年自佛羅里達州西海岸登陸的颶風查理為例，其在一天內就從二級颶風升級成為四級颶風。因此我們的理念就是在風暴的強度發生變化時能夠觀測到，平均每半小時獲取一次新的壓力讀數，因為觀察不到，就無法進行預測。”

就了解強度而言，風暴數據最豐富的部分位于海洋和空氣交界面。這個區域可由水面向上向下延伸數十英尺，其在風暴風眼中也表現得尤為明顯。颶風的能量源自海水下面的熱力，也正是海氣交界面將它們轉移到了上方。保持觀察海洋和空氣的溫度，以及眼壁內的壓力，對于了解風暴現在和未來的強度十分關鍵。風眼的四周環繞著眼壁，強度最強、風速最快的風就位于颶風的眼壁處。而風眼卻是風暴中心天氣十分穩定的地帶，其內通常是平靜無風，甚至時有陽光。