监测飓风:NASA发射8颗微型卫星监控导航

飓风无视天气卫星的监控,总是神秘地突然出现在我们的世界里,几十年来,只有飞机和勇敢的飞行员才能深入其中了解飓风。

日前「飓风全球导航卫星系统」(CYGNSS)8个微型卫星已经准备就绪,于12月12日从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射。据雷锋网了解,这是NASA的一项新任务。如果CYGNSS星座发射成功,可以更准确地预测飓风风速,解释特定云和飓风的形成过程。

以前,美国依靠「飓风猎人」气象侦察机来监测飓风。但气象侦察机不能对所有的飓风进行侦查,特别是生成于热带大西洋的飓风。CYGNSS科学小组的成员,佛罗里达州迈阿密大学的飓风科学家Sharan Majumdar说「生成于西太平洋的热带气旋被称为「台风」,因台风和飓风不同,故而很少监测台风」,Majumdar还说到「绝大多数的热带气旋不适合通过飞机进行监测。」

如今,几乎所有飓风都能被CYGNSS星座监测,CYGNSS使用任何旅行者都会用到的常见工具GPS,GPS能够测量飓风的内部风速。中轨道地球卫星群GPS能够连续发射长无线电波信号,信号能够穿透大雨。同样的道理体现在,即使你身处于暴风雨中,你的手机依旧可以很容易地定位到你的位置。CYGNSS星座收集从海洋中反射的GPS信号,用于测量海洋的表面粗糙度,还可以用于计算风速。标准气象卫星只具有接收微波的感应器,然而感应器在大雨中会遭到干扰,因为不能用于监测飓风。

CYGNSS的首席研究员,密歇根大学大气科学家和工程师Christopher Ruf说:「飓风猎人已经验证了,CYGNSS星座收集数据的方法是可靠的,虽然CYGNSS卫星在热带低地轨道上不能像飞机一样清楚地「看到」海洋的粗糙度,但CYGNSS卫星能够对更大的空间覆盖面进行监测。」

监测飓风:NASA发射8颗微型卫星监控导航
Christopher Ruf,CYGNSS的首席研究员,密歇根大学大气科学家和工程师

 

近几十年来,飓风预测的准确性显着提高,尤其是在预测飓风所经过的路径。但预测飓风强度,监测飓风最大持续风的技术还不够成熟。处于飓风的不同位置测量的飓风强度是不同的,飞机在监测飓风时,很可能没有对飓风强度进行评估。飓风是否因为靠近温暖的海洋而引起暴风雨?这种假设存在着很大的不确定性。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)大西洋海洋和气象实验室领导飓风研究工作的Frank Marks说:「使用模拟气象数据分析飓风时,CYGNSS应该提高对飓风强度的预测水平。」

从技术上讲,CYGNSS只是一个研究任务,NOAA不需要依赖于CYGNSS进行气象预测。CYGNSS的寿命为2年,即使CYGNSS最短寿命的组件可以持续5年,7到9年卫星本身也不会落入大气层。若NOAA科学家发现CYGNSS星座可以改善飓风的实时预报,NOAA将会来调查CYGNSS的研究结果并将细节落实。Christopher Ruf说:「如果CYGNSS星座能拯救生命,可以尝试将卫星整合到NOAA气象预测的操作系统中」。

RMS公司的飓风建模师Michael Kozar说到:「卫星任务也可能出错,CYGNSS卫星将面临验证其数据准确性的障碍。如果CYGNSS星座发射成功,不仅可以测量飓风内部风眼的风速,也可以从外部测量一些飞机没有监测到的参数。CYGNSS星座可以获得更全面的气象图片,这有助于测量飓风的强度,而且能够监测整个飓风系统的能量扩散度。」

「CYGNSS星座不仅可以预测飓风,还可以辅助测量茂密的热带雨林的风速」,Sharan Majumda如是说。同时,它可以更好地了解云是如何形成的,了解温度升高是否会改变云量。CYGNSS星座还可以帮助其他科学家研究生成于西太平洋的台风,这些台风与季节性振荡有关。季节性振荡是一系列周期性围绕赤道的风暴,从而影响全球天气模式。

CYGNSS项目NASA耗资1.57亿美元。作为NASA的第一个Earth Venture计划,该计划使用微小卫星来完成低成本,快速建设和高风险的任务。CYGNSS项目是NASA的一项地球科学任务,该项目将在密歇根大学而不是NASA中心进行科学运作,毕竟NASA对密歇根大学非常信任。Christopher Ruf最后说到:「我们希望通过实践证明,选择我们大学,是一个好决定。」

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