【技术创新】研究天气情况的新机载GPS技术启动
来源: http://www.gpsdaily.com/reports/New_Airborne_GPS_Technology_for_Weather_Conditions_Takes_Flight_999.html
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2015-01-05

新机载全球定位系统(GPS)跟踪大气关键因素。

从驾驶方向到跟踪地震时地面移动情况,GPS技术广泛地推进科学发展,提高社会准确获取精确信息的能力。通过机载GPS新系统精确探测大气的情况,在美国加州大学圣地亚哥分校斯克利普斯(Scripps)海洋研究所的一位科学家的领导下,开发了一种改善天气模型和飓风预测的新技术。

这项技术在《地球物理研究快报》(GRL)中首次被详细阐述,将推动项目领导者在近期把这项技术广泛应用在商业飞行器上。

现有的利用GPS卫星信号作为来源探测大气的测量系统主要依赖于GPS地面固定目标接收端,但其无法覆盖海洋。或者,依赖于昂贵卫星发射时搭载的GPS接收器只能偶尔对近风暴区域进行测量。

由Scripps海洋研究所地球物理学家Jennifer Haase和她的同事领导开发的这一新系统,可以在不同的海拔高度和特定地区捕捉详细的气象资料,如,大西洋区域飓风可能的发展情况。

Scripps研究所的地球与行星物理研究室(IGPP)副研究员Hasse指出,这个领域的实践展示了创造一个对于商业航测精确湿度分析的完整大气观测新操作系统的潜在能力。获取近风暴区密集的、详细的降水量垂直分布的信息是一个重要的成就。如果将这个信息放到天气模型中,它将影响和提高天气预报水平。

资助此项目的美国国家科学基金会(NSF)大气和地球空间科学部项目主任Eric DeWeaver指出,研究结果令人兴奋,特别是对于航测中遇到的那些复杂问题。目前,星基观测方法通常用于天气预报中,并产生很大作用,但是航测能够提供卫星观测以外的功能,以满足对特定目标的观测。

此论文阐述了2010年NSF飞机的一次航测任务,随后的数据分析结果首次说明可以通过机载GPS仪器捕捉到大气信息。这一被科学家们称为“GISMOS”(多基地和掩星探测全球导航卫星系统[GNSS])的仪器系统,为热带风暴演变研究增加了数量超过50%的大气资料。

Haase指出,他们正在关注当热带海浪经过大西洋的时候,水汽发展演变的过程,这样可以预测哪些热带洋流将可能会转成飓风。关注这些天气事件发生前期的信息可以更长时间进行飓风预警。

美国的大学大气研究联盟名誉校长、负责卫星GPS观测气象电离层与气候观测系统(COSMIC)运行任务的Richard Anthes指出,这是有效发挥GPS潜力,进行GPS应用的另一案例,它能够提高预测能力并挽救生命。

目前,GISMOS设计占据冰箱大小空间,Haase和她的团队正在努力将其缩小到鞋盒大小。这样,该系统更可能适合日飞行数百次的商业飞机,新获取的大气数据流将大大地提升飓风预测和改善天气模型。这项技术使科学家更了解热带洋流湿度变化情况对飓风形成的原因,从而能够提高长期气候模型解译。

近期获得普渡大学大气科学博士学位的Paytsar Muradyan,从2007年起作为研究生,开始与Hasse合作,设计和开发了GISMOS。她最终在2010年与这个团队一起参加了飞行活动并获得了项目带来的宝贵经验。Muradyan指出,该项目责任重大,但是受益匪浅,特别是与一批世界知名的科学家在一个跨学科的项目中工作。

 

(王化编译,殷永元审核)