CIMAS 氣象學家 Jun Zhang 和合作者能夠?qū)?Altius 無人機送入 4 級颶風伊恩的風眼墻。他們收集的信息可以幫助改進颶風強度預測。
氣象學家張軍不會忘記他最近在一架颶風獵手飛機上經(jīng)歷的極端湍流——數(shù)百萬人觀看。

但出于不同的原因，他可能會記得飛往伊恩颶風的航班。

這是邁阿密大學海洋與大氣研究合作研究所(CIMAS)的颶風科學家張第一次能夠部署一架最先進的無人機飛入大風暴的風眼墻。

9 月 28 日星期三，當張在機上時，這架小巧但功能強大的 Area-I Altius 600 從一架 WP-3D Orion Hurricane Hunter 飛機上釋放出來。它在伊恩強大的 4 類核心內(nèi)飛行了近兩個小時，這讓張和他的合作者能夠收集新的數(shù)據(jù)，這可能有助于他們解開主要颶風的快速增強過程。

“Altius 能夠在 2,150 英尺的高度測量每小時約 216 英里的風速，這是部署在颶風中的小型無人駕駛飛機的記錄，”張說，他作為首席調(diào)查員部署了這架 27 磅重的無人機由美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 天氣計劃辦公室資助的一項研究。“它沿著眼墻飛行了很長時間，所以這是一個相當大的成就。我擔心它可能不起作用；但這非常成功，希望它能幫助我們實時改進颶風預報。”

張是一個更大的小組的成員，該小組測試了許多不同的無人駕駛飛機系統(tǒng)，包括 Saildrones，以從颶風中收集數(shù)據(jù)，這是由 NOAA 大西洋海洋氣象實驗室 (AOML) 領導的一項工作。


但張很想知道 Altius 能告訴他颶風是如何加強的。他的研究團隊——包括 AOML ??的新技術首席氣象學家 Joe Cione 和 Rosenstiel 海洋、大氣和地球科學學院的校友、安柏瑞德航空大學應用航空科學助理教授 Josh Wadler——測試了一個在過去的兩年中，各種不同的無人機。當颶風伊恩在幾個小時內(nèi)從風速為 120 英里/小時的風暴轉(zhuǎn)變?yōu)轱L速為 155 英里/小時的風暴時，他們發(fā)現(xiàn)了機會之窗。

“我們幾乎在颶風菲奧娜中嘗試過，但后來我們認為我們錯過了機會，直到伊恩出現(xiàn)并變成了一場大風暴，”張說，他在伊恩登陸佛羅里達州李縣的同一天部署了 Altius。

NOAA 的颶風獵手飛機包含數(shù)十個傳感器來收集有關風暴的數(shù)據(jù)，機上的科學家和氣象學家通常會從飛機的腹部釋放下落式探空儀（通過降落傘降落到海洋中的無線電發(fā)射器），以測量風速、壓力、溫度和濕度指導預測。但由于安全限制，飛機不能停留在低層眼墻內(nèi)并移動到其中的不同高度。據(jù)張說，這就是 Altius 的優(yōu)勢。他指出，能夠到達海洋表面以上 500 英尺，但仍留在風暴的風眼墻區(qū)域，可以提供重要信息來闡明颶風強度。

“這架無人機可以收集有關水面附近濕度和熱量波動的數(shù)據(jù)，這很關鍵，因為那里是颶風產(chǎn)生能量的地方。沒有人能夠在颶風眼墻中進行這種類型的數(shù)據(jù)收集，”作為 NOAA颶風實地計劃的一部分，在過去 14 年中，他飛入了 40 場不同的颶風。“為了了解強度變化，你必須測量低水平的能量波動，我們希望我們可以使用 Altius 做到這一點，”他補充道。

羅森斯蒂爾學院大氣科學教授兼 CIMAS 主任 Ben Kirtman 說：“近年來，颶風的迅速加劇越來越多，這是颶風研究人員想要更好地了解的情況。” 柯特曼和其他氣象學家開發(fā)了一種稱為北美多模式集合 (NMME) 的工具，該工具提供包含氣候變化的月度至季節(jié)性全球預報。NOAA 和美國空軍使用 NMME 預測進行規(guī)劃。

“在過去的 5 到 10 年里，我們在風暴軌跡方面取得了很大進展和改進，但颶風增強過程對氣象學家來說是一場巨大的斗爭，我們在改進增強預報方面做得并不好，”柯特曼說。“但如果你沒有數(shù)據(jù)，就很難弄清楚如何預測和模擬強化，所以這是我們第一次在通常無法獲得的地方獲得非常好的數(shù)據(jù)。就我們?nèi)绾伪硎撅Z風強度而言，這些信息可能會發(fā)生翻天覆地的變化。”

作為 Rosenstiel School 的校友，張先生于 2007 年獲得應用海洋物理學博士學位，并立即加入 CIMAS。他開始在 AOML ??颶風研究部擔任博士后研究員；然后在 2009 年，張躍升為 CIMAS 颶風科學家。他繼續(xù)與 AOML ??的科學家密切合作，并且是參與 NOAA 2022 年颶風現(xiàn)場計劃的七名 CIMAS 科學家之一。僅颶風伊恩，張就執(zhí)行了六次任務。

作為研究的一部分，這位科學家使用來自颶風獵人飛機的數(shù)據(jù)來幫助建立數(shù)學模型，從而更準確地確定颶風強度。從 2012 年到 2017 年，他參與了一個項目，該項目結合了載人颶風獵人飛機的數(shù)據(jù)，以改進颶風強度預測。這些信息幫助今天的預測準確度提高了 10% 左右。對于這項工作，張說他獲得了美國氣象學會頒發(fā)的 2020 年 Banner I. Miller 獎。

柯特曼說，他很高興張是 CIMAS 和大學社區(qū)的一員，因為他的研究可能會幫助任何人了解未來風暴的路徑。

“這些信息最終將用于改進 NOAA 的運行模型和運行預測，這太棒了，”Kirtman 說。“每個科學家都希望能夠說他們正在做的科學正在改善人們的生活，我認為 Jun 覺得他正處于通過更好地預測颶風強度來改善人們生活的事情的風口浪尖是很合理的。”