025 年颶風(fēng)季以科學(xué)家觀測到的最強大西洋颶風(fēng)之一而聞名,美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 利用無人空中和海洋觀測系統(tǒng)進行的測量打破了多項紀(jì)錄。NOAA 海洋與大氣研究辦公室 (OAR) 還改進了實驗性預(yù)測模型和風(fēng)暴潮工具,這將有助于提高未來的預(yù)測和預(yù)警能力,從而挽救生命并減少經(jīng)濟損失。
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圖表顯示了 2025 年颶風(fēng)季期間為收集風(fēng)暴數(shù)據(jù)以改進預(yù)測而進行的颶風(fēng)獵人飛行次數(shù)、投放的探空儀數(shù)量以及部署的無人飛機和水上航行器數(shù)量。(圖片來源:NOAA 大西洋海洋與氣象實驗室)
來自美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)大西洋海洋氣象實驗室(AOML)和太平洋環(huán)境研究實驗室的研究人員與英國海洋機器人公司Oshen以及南密西西比大學(xué)合作,率先研發(fā)出一種新型數(shù)據(jù)采集海洋機器人。該成功攔截了颶風(fēng)“亨伯托”,成為首個從五級颶風(fēng)內(nèi)部采集并傳輸數(shù)據(jù)的無人水面航行器。
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這些名為“C-Stars”的微型海洋機器人為NOAA國家颶風(fēng)中心(NHC)提供了關(guān)于“亨伯托”颶風(fēng)內(nèi)部低氣壓的關(guān)鍵信息,并在官方預(yù)報討論中予以公布。科學(xué)家們部署了八艘這種輕便的、長約1.2米的無人帆船,它們配備了太陽能傳感器,用于收集風(fēng)速和風(fēng)向、海面溫度、氣溫、氣壓和相對濕度等數(shù)據(jù)。
“我們收獲頗豐,并證明這些系統(tǒng)極具價值且經(jīng)濟高效,可以快速部署,”海洋與航空運行辦公室(AOML)海洋學(xué)家兼聯(lián)合首席研究員格雷格·福爾茨(Greg Foltz)表示,“我們將以此為基礎(chǔ)繼續(xù)發(fā)展。”
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美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的研究人員、飛行員和工程師乘坐NOAA颶風(fēng)獵人飛機測試輕型氣象傳感器Skyfora,該傳感器從飛機上投放至大氣層。圖片來源:NOAA
在空中破紀(jì)錄
本季也使NOAA得以繼續(xù)探索從空中觀測風(fēng)暴內(nèi)部的新方法。海洋與航空運行辦公室(OAR AOML)與NOAA海洋與航空運行辦公室的飛行員、工程師和其他機組人員合作,在2025年颶風(fēng)季的五個颶風(fēng)中,成功地從NOAA颶風(fēng)獵人飛機上投放了17架“黑雨燕”(Black Swift)無人飛行器。由黑雨燕科技公司(Black Swift Technologies)開發(fā)的這些無人飛行器在颶風(fēng)梅麗莎期間低空飛行了120分鐘,創(chuàng)下了新的紀(jì)錄。另一架黑雨燕無人飛行器還拍攝了颶風(fēng)梅麗莎內(nèi)部的視頻。
“隨著我們每年部署次數(shù)的增加,我們離將這些工具應(yīng)用于日常作業(yè)的目標(biāo)越來越近了,”美國氣象局海洋實驗室(AOML)颶風(fēng)研究部首席氣象學(xué)家喬·西奧內(nèi)(Joe Cione)說道。黑雨燕是一款重2.75磅、翼展54.6英寸的飛行器。今年,西奧內(nèi)和他的團隊開發(fā)了一種新的黑雨燕飛行機動技術(shù),使其能夠幾乎原地停留在特定目標(biāo)區(qū)域進行測量。
另一項測量紀(jì)錄也被打破:AOML的科學(xué)家們在分析颶風(fēng)梅麗莎的投落式探空儀數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)颶風(fēng)獵人飛機投放的一個探空儀記錄到的風(fēng)速高達252英里/小時,打破了投落式探空儀記錄到的最強風(fēng)速紀(jì)錄。梅麗莎是2025年颶風(fēng)季最強的颶風(fēng)。
美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)提供了一系列海洋傳感器的數(shù)據(jù)。
在颶風(fēng)艾琳期間,NOAA的Argo浮標(biāo)和漂流器提供了有關(guān)風(fēng)暴的深入信息。Argo浮標(biāo)傳輸了風(fēng)暴前后的海洋狀況數(shù)據(jù)。NOAA資助的13個漂流器被部署到位,用于收集和傳輸風(fēng)暴的實時數(shù)據(jù)。在颶風(fēng)加布里埃爾和梅麗莎期間,NOAA協(xié)調(diào)部署了漂流器和投落式探空儀,使其靠近現(xiàn)有的海洋滑翔機航線,這是由NOAA全球海洋監(jiān)測和觀測計劃領(lǐng)導(dǎo)的“協(xié)調(diào)颶風(fēng)大氣-海洋采樣實驗”的一部分。
將海洋和大氣不同高度的傳感器在同一區(qū)域采集的觀測數(shù)據(jù)匯集起來,可以為研究人員提供詳細(xì)信息,從而更好地驗證觀測系統(tǒng)、改進預(yù)測模型并提高颶風(fēng)預(yù)測的準(zhǔn)確性。
本季,AOML及其合作伙伴在加勒比海和北大西洋部署了五架水下滑翔機。這些無人水下滑翔機收集并向全球電信中心傳輸海洋溫度和鹽度數(shù)據(jù),供NOAA和世界各地其他預(yù)測模型使用。颶風(fēng)艾琳經(jīng)過了NOAA及其合作伙伴的三架水下滑翔機,觀測到了強烈的降溫現(xiàn)象,這一現(xiàn)象已被NHC記錄在案。冷卻可能是颶風(fēng)減弱的信號。
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美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 的海洋滑翔機抵達海面,實時傳輸海洋溫度和鹽度數(shù)據(jù)。(圖片來源:NOAA)
測試新的颶風(fēng)預(yù)測工具和預(yù)報模型
本颶風(fēng)季,美國國家颶風(fēng)中心 (NHC) 測試了由 NOAA 全球系統(tǒng)實驗室開發(fā)的災(zāi)害服務(wù)預(yù)警系統(tǒng) (HAFS) 的一項新應(yīng)用,該系統(tǒng)有望改進風(fēng)暴潮預(yù)警和警報的發(fā)布方式。測試是部署新系統(tǒng)的重要步驟。
美國國家海洋和大氣管理局海洋實驗室 (AOML) 測試了颶風(fēng)分析和預(yù)報系統(tǒng) (HAFS) 的幾種下一代配置。這項工作的重點是升級 HAFS 的新型多風(fēng)暴版本,該版本可以同時模擬多個風(fēng)暴。對 HAFS 實驗?zāi)P偷臏y試也表明,該模型能夠?qū)㈩A(yù)報時間從五天延長至七天。
在颶風(fēng)季期間,美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)地球物理流體動力學(xué)實驗室(GFDL)的科學(xué)家們利用GFDL的高分辨率地球系統(tǒng)研究無縫預(yù)測系統(tǒng)(SPEAR)進行了實時季節(jié)性颶風(fēng)預(yù)測,并將這些預(yù)測結(jié)果分享給了美國國家氣象局(NWS)的氣候預(yù)測中心和國家颶風(fēng)中心(NHC)。這些季節(jié)性預(yù)測直接支持了NWS官方發(fā)布的5月和8月颶風(fēng)展望。《氣候雜志》(Journal of Climate)今年發(fā)表的一項評估表明,SPEAR在多個海洋盆地都能提供精準(zhǔn)的季節(jié)性預(yù)測,其性能與前幾代模型相當(dāng)甚至更優(yōu)。
來源:中加海洋
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