Дроны отправлены для измерения интенсивности урагана Мэтью
Вместо того, чтобы отправлять самолеты с человеческими пилотами, НАСА использовало беспилотные летательные аппараты для расследования урагана Мэтью.
Другие методы исследования ураганов
Прогнозисты разработали различные способы сбора и анализа тропических циклонов. До 1940-х годов основной источник информации об этих массивных штормах поступал из сообщений с кораблей, потому что тропические циклоны формируют и проводят большую часть своей продолжительности над водой.
Одним из оригинальных методов сбора информации был пилотируемый самолет. Конечно, летать на самолете с пилотом-человеком в шторм не является безопасным способом сбора метеорологической информации. Ураганы-Охотники, летчики, которые летали по обычным разведывательным трекам, потеряли семь своих сотрудников 1 октября 1945 года, когда самолет спустился с тайфуна категории 1.
По мере развития технологии исследователи получили доступ к разведывательной системе летательных аппаратов, низкорамным орбитальным спутникам и оперативным геостационарным спутникам. Спутники произвели революцию во многих аспектах метеорологии. TIROS Я был первым успешным спутником с низкой земной орбитальной метеорологией, запущенным в 1960 году. После этого прогресса было проведено много исследований, чтобы найти методы анализа интенсивности тропических циклонов на основе спутниковых изображений.
Одним из наиболее успешных методов сбора данных, разработанным почти десятилетие спустя, является техника Дворжака. Проще говоря, этот метод анализирует интенсивность тропического циклона на основе эволюции его облачных структур. Хотя на протяжении многих лет было разработано много усовершенствований техники Дворжака, техника имеет некоторые ограничения и страдает от субъективного характера суждений о моделях облаков.
ИК-изображения урагана Линда и соответствующие интенсивности Дворжака, обозначенные T2, T4, T6 и T8. Изображение предоставлено Университетом штата Колорадо (PDF)
Спутники не могут дать нам точную и прямую информацию о внутреннем барометрическом давлении урагана или скорости ветра вблизи центра бури. Эта информация о центре шторма, называемая глазом (показана на следующем рисунке), крайне важна для прогнозистов, чтобы оценить развитие, движение и интенсивность тропического циклона.
Поскольку спутники не могут предоставить часть этой ключевой информации, необходимы другие методы сбора данных. Dropsondes и дроны - это два метода, исследованных за последние годы для прямого измерения большего количества параметров.
Глаз урагана Изабель, 2003. Изображение предоставлено Майком Тренчардом, Лабораторией наук о Земле и аналитике изображений, Космическим центром Джонсона
Dropsondes
Капсунд - это одноразовое устройство, которое может точно измерять давление, температуру и влажность. Включая модуль GPS, капельница может измерять скорость и направление ветра в зависимости от того, насколько ветер перемещает устройство.
Самолет используется для перевозки зонда и отбрасывания его в нужное место. Показания зонда передаются на компьютер в самолете. Сразу после освобождения капельница использует небольшой парашют для медленного и стабильного спуска. Кроме того, парашют наносит ущерб устройствам минимальным, когда они ударяются о землю или океан.
В типичный сезон ураганов ураганы-охотники разворачивают от 1000 до 1500 капель. На следующем рисунке показаны некоторые из наиболее важных особенностей капельницы.
Основные особенности капельницы. Изображение предоставлено NASA
Капсунда используется в исследованиях НАСА. Изображение предоставлено NASA
Global Hawk отслеживает ураган Мэтью
В этом году Атлантический ураган категории 5, получивший название «Ураган Мэтью», оставил на своем пути опасное количество урона. Он убил более 1000 человек и оставил более 1 миллиона человек во Флориде без власти. В то время как НАСА летало самолетами с человеческими пилотами для сбора информации о Ураганах Эмили и Деннисе в 2005 году, вместо этого он использовал разведывательный гул для наблюдения за ураганом Мэтью. Этот гудок называется глобальным ястребом.
Огромный гул был отправлен над ураганом для измерения метеорологических данных, таких как температура, давление воздуха, влажность, скорость ветра и направление ветра. Чтобы предоставить данные в режиме реального времени, дрон выпустил несколько капель по всему урагану. Данные, полученные с помощью капсундов, были переданы Национальному центру ураганов во Флориде, Национальному управлению океанических и атмосферных исследований и другим всемирным организациям, которые прогнозируют погоду.
Global Hawk, который первоначально является беспилотным летательным аппаратом для наблюдения в военных целях, использует радиолокаторы высокого разрешения и дальние инфракрасные датчики для обеспечения широкого обзора и систематического наблюдения за штормовыми системами. По оценкам, в 2013 году беспилотный корабль стоил около 222, 7 млн. Долл. Он имеет размах крыльев 140 футов, весит 15 000 фунтов и может летать более 30 часов на высоте 60 000 футов.
В декабре 2007 года два глобальных ястреба были переведены из ВВС США в исследовательский центр полета Армстронга NASA на ВВС Эдвардс. Для поддержки приложений, подобных миссии Hurricane Matthew, беспилотный аппарат был оснащен датчиками погоды, такими как радиолокаторы Ku-диапазона, датчики молнии и капельницы. До урагана Мэтью, NASA успешно пролетел беспилотник в ураган Эрл 2 сентября 2010 года.
НАСА «Глобальный ястреб». Изображение предоставлено NASA
Дроп в глазу бури
В дополнение к дорогостоящему Global Hawk другой самолет под названием Coyote был отправлен Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA). Однако, в отличие от Глобального Ястреба, который пролетел над ураганом, 13-килограммовый беспилотный койот был отправлен прямо в глаз урагана.
Койот, который имеет размах крыльев в пять футов, был отправлен с самолета NOAA. Пульт дистанционного управления управлял легким гулом в разных направлениях и направлял его в нужное место в шторме. При прототипировании в 2014 году беспилотник действовал всего в трех милях; однако в этой недавней миссии диапазон сигналов был увеличен до более чем 50 миль.
Coyote имеет множество уникальных возможностей. Он может перейти на самый низкий уровень урагана, который находится на высоте около 100 футов над океаном, и дать нам представление о том, как океан влияет на шторм. По словам Джо Сионе, метеоролога из Исследовательского отдела по ураганам (HRD), эта информация представляет собой своего рода Святой Грааль для изучения ураганов.
Кроме того, Койот оснащен инфракрасными датчиками для измерения температуры поверхности океана.
По сравнению с 800-долларовыми камешками, используемыми Global Hawk, крошечный 2200-долларовый дротик Coyote кажется дорогим. Следует, однако, отметить, что в каждой миссии Global Hawk необходимо выбросить несколько зондов. Поэтому разница в стоимости между использованием Coyote и выбросом капельонов из Global Hawk не так уж много.
Чтобы иметь справедливое сравнение между двумя методами, Сиона отмечает, что спуск капельницы длится менее пяти минут, в то время как Койот может летать около часа. В результате стоимость данных за минуту в настоящее время составляет около 360 долл. США за капельон против 180 долл. США за рейс Койот.
Более подробная информация о тропических циклонах имеет решающее значение для прогнозирования того, когда и где будут возникать бури, и где они будут выходить на берег. Эта информация поможет прибрежным общинам более эффективно подготовиться к этим разрушительным стихийным бедствиям.
Благодаря этим успешным успехам в разработке методов исследований, мы можем ожидать, что дроны будут все больше и больше оказаться необходимыми в метеорологии. Из-за технических достижений этих беспилотных летательных аппаратов, больше людей - как у ураганов-охотников, так и на пути урагана - выживут.