【技术创新】NASA HS3飓风和极端风暴任务焦点:飓风成像辐射计(HIRAD)
来源: http://www.spacedaily.com/reports/NASAs_HS3_Mission_Spotlight_The_HIRAD_Instrument_999.html
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2015-01-05

8月26日到9月29日,从瓦勒普斯起飞的两种全球鹰式无人机将搭载飓风成像辐射计(HIRAD)执行美国国家航空航天局(NASA)极端风暴哨兵或HS3任务。其中一架NASA的“全球鹰”将覆盖风暴地区,另一架将分析风暴内部情况。HIRAD将放置在这架进入飓风内部的“全球鹰”飞机后段底部。

位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心负责HIRAD仪器的首席研究员Daniel J. Cecil指出,HIRAD的目的是为了标出飓风中最强风的空间位置。在2010年首次部署的GRIP航拍任务中,HIRAD涉及两个有趣的飓风案例,Earl和Karl。

从那个时候起,此研究团队开始进行仪器改进,希望下一步有好的案例--当然是观测水面上空,避开观测土地。

什么是HIRAD?

HIRAD是NASA马歇尔中心开发的一个被动微波辐射计。辐射计是一种用来测量电磁辐射强度的仪器。因为HIRAD是被动微波辐射计,所以它探测的是地球自然发出的微波辐射。HIRAD发现的辐射情况用来推断检测海洋表面的风速。

HIRAD天线对暴雨增多时海面辐射情况进行微波测量。随着风在海洋的表面移动,海洋产生白色泡沫。这些泡沫使海洋表面发出越来越大量的微波辐射,类似于一个标准家用微波炉产生的频率或波长,但强度低得多的辐射。

HIRAD测量微波能量,在这一过程中,科学家能够推断飓风的强度。鉴于HIRAD的独特功能,可以比目前观测设备提供更精确的二维结构表面风速场。

HIRAD可以提供什么信息?

HIRAD为海面风速、温度和降雨提供独特的观测。HIRAD收集的数据将增进了解和预测飓风强度的能力。

HIRAD的数据也将有助于更好地确定最大风速和涡流(飓风旋转中心)结构。HIRAD观测最强风区的能力比现有的观测水平要好很多。

当HIRAD进行交叉扫描时,它读取地球发出的被动微波辐射值。即使在暴雨中,HIRAD也可以获得降雨率和飓风强度的测量值。HIRAD能够测量在5-100毫米/小时之间(每小时0.2-3.9英寸)的降雨率,以及测量在10-85米/秒之间(22.3-190.1英里每小时/ 36到306公里每小时)的风速。

如何对数据进行可视化?

NASA马歇尔中心HIRAD团队进行颜色编码使此仪器提供“亮度温度数据”。颜色数据能够显示降雨区和可能的地面中-强风区域。

HIRAD HS3任务的成绩

HIRAD在全球鹰无人机2013年HS3任务中使用。2013年9月15日,HIRAD仪器在全球鹰无人机上对墨西哥湾Ingrid飓风进行扫描。

Cecil表示,HIRAD数据清楚地展示大部分强风和暴雨出现在Ingrid飓风北部和东部,在接近北纬23度、西经95度的地区。

NASA HS3的任务是什么?

NASA HS3的任务是协调几个NASA中心以及联邦政府和大学等合作伙伴的力量,联合进行对大西洋区域飓风形成和强度变化过程进行研究调查。2014年的航行任务在8月26日到9月29日期间进行,从美国宇航局的弗吉尼亚州瓦勒普斯飞行基地开启。正值从6月1日到11月30日间的大西洋飓风季节。

HS3任务由NASA总部提供经费,由弗吉尼亚州NASA兰利汉普顿研究中心和NASA“地球系统科学探索者”具体监管,也是正在运作的地球风险五大项目之一。

HS3任务还涉及以下合作单位,包括美国国家环境预测中心、美国海军研究生院,美国海军研究实验室、美国国家海洋局(NOAA)飓风研究处和地球系统研究实验室、诺斯罗普•格鲁曼空间技术公司、美国国家大气研究中心、纽约州立大学奥尔巴尼分校、马里兰大学巴尔的摩分校、威斯康星大学、犹他大学等。

 

(王化编译,殷永元审核)