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研究“空中河流”的飞行传感器
文章来源:     发布时间: 2011-03-03
 

大气河流(atmospheric rivers),是指地球大气层中的狭窄区域,大气层可以横跨太平洋或者其他地区运输大量的水汽。大气河流可以被形象地称为“空中河流”(rivers in the sky),它能在一天内输送足够量的水汽,平均来说,这些水汽的降雨可以将像马里兰州大小的地区淹没0.3米(1英尺)深,或者是密西西比河向墨西哥湾平均每天径流量的7倍。由美国地质调查局近期领导的一项主要的应急工作——“ARk风暴”(ARkStorm)开始调查这一现象,该工作关注一系列强烈的大气河流袭击加利福尼亚州的可能性,美国地质调查局表示由大气河流引发的洪水、强风和泥石流造成的损失可能超过2005年卡特里娜飓风的损害。

大气河流能够带来大量的降雨,这可能引发洪水,同时它也有助于积雪的增加。一系列大气河流激起了强烈的冬季风暴,风暴从2010年12月10日到22日袭击了从华盛顿州西部到加利福尼亚州南部的美国西海岸,一些地区的降水达到了28~64厘米(11~25英尺)。同时,大气河流也有助于谢拉山脉(the Sierras)积雪的增加,到12月22日,冬天完全开始的第一天,谢拉山脉的积雪已达到了年积雪量的75%。

为了提高对大气河流形成和行为的了解,以及评估无人飞机调查这些现象的可操作性,美国国家航空航天局(NASA)的科学家、飞机和传感器将参与由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)领导的于2011年2月11日开始的空中野外行动(airborne field campaign)。

此次空中野外行动可以称为“冬季风暴和太平洋大气河流”(Winter Storms and Pacific Atmospheric Rivers,WISPAR),该行动将持续到2月底,其目的是证明新的技术有助于增进对大气河流的理解,以协助NOAA对大气河流进行近海监测,从而有助于未来天气的预测。

NASA的全球鹰无人飞机定于2月11日上午飞离德莱顿,执行此次行动的第一次科学飞行。24小时的飞行将研究在夏威夷海域形成的大气河流,看起来它将于本周末影响美国俄勒冈州-加利福尼亚州海岸。全球鹰无人飞机将携带名为“dropsondes”的新的气象侦察设备,它能采集温度、风力和其他指标。同时,飞机上还携带的一台先进的水蒸气传感器——高空单片微波集成电路探通辐射计(High-Altitude Monolithic Microwave Integrated Circuit Sounding Radiometer, HAMSR)。

相关研究人员表示,HAMSR是当今世界最为精确和敏感的仪器,能帮助科学家更好地理解这些独特的天气现象。HAMSR可以分析大气中氧气和水分子释放的热辐射,从而确定其密度和温度。该仪器在微波频率上工作,可以穿透云层,从而能在所有天气条件下探测温度、湿度和云层结构。这种穿透能力对研究与恶劣天气相关的大气过程是很关键的。

WISPAR旨在研究热带湿气的集中气流,热带湿气有时与接近美国西海岸的冷锋(cold fronts)和冬季风暴有联系,由于它们经常产生于夏威夷附近,通常被称为菠萝快寄(pineapple express),它们可能会引起非常强烈的降雨。与卫星相比,HAMSR能够获取更为清晰的天气图片,这将有助于勾画出这一现象,从而回答有关这些系统的形成与结构问题。

NASA的全球鹰是开展WISPAP科学研究的一个理想平台,因为它能远距离飞行,飞行时间可以超过24小时,且能够在低空和高空飞行。在全球鹰无人飞机飞行过程中,研究人员将利用传感器采集的数据和其他信息来调整全球鹰的飞行路线,必要时,优化大气河流的采样。

原文题目:Airborne Sensor to Study 'Rivers in the Sky'

来源:http://www.sciencedaily.com/releases/2011/02/110211202025.htm

资料提供: 中国科学院对地观测中心 中国科学院国家科学图书馆兰州分馆