Иновативен инструмент на НАСА обещава да промени начина, по който се прогнозират бури
Миналата есен ученият от НАСА Крис Бедка се впуска в урагана Хелене, с цел да тества устройство, което употребява лазери за основаване на ултрадетайлни измервания напразно. Това може да се окаже ключът към по-доброто прогнозиране на бурите.
Новото устройство се назовава Aerosol Wind Profiler (AWP), като галактическата организация работи по него от около четири години. AWP употребява Доплеровия резултат за основаване на триизмерни карти на ветровете над повърхността на Земята в действително време - данни, които до момента бяха доста сложни за приемане.
Бедка е основният разработчик на AWP в Изследователския център на НАСА в Лангли и е прекарал повече от 100 часа във въздуха, тествайки устройството в съдействие с Националната океанска и атмосферна администрация на Съединени американски щати (NOAA), която ръководи Националната метеорологична работа (NWS). Той изяснява пред Fast Company, че AWP може да бъде изчезналото звено в качествата на метеорологичните организации да картографират тъкмо тежки метеорологични феномени като урагани и гръмотевични стихии.
Недостатъците на настоящето събиране на данни за вятъра
За да изготвят прогнози за тежки метеорологични феномени, организации като NWS събират голям набор от данни, в това число атмосферна температура, равнища на мокрота и модели на налягане, които нормално се получават от сателитни показания. Моделите напразно, както на, по този начин и над Земята, са друга част от цялостния пъзел.
Но когато става въпрос за основаване на модел напразно, има няколко ограничавания. Бедка споделя, че в случай че синоптиците се нуждаят от измервания напразно наоколо до Земята, е относително елементарно да се създадат такива с помощта на датчици.
„ Но най-важното за прогнозирането на времето е да имаме визия за триизмерната картина напразно - освен на Земята, само че и на доста километри над нас, защото те оформят дружно времето, което ние усещаме долу “, споделя Бедка.
Понастоящем, с цел да получат визия за триизмерната картина напразно, синоптиците употребяват най-вече метеорологични балони. Те дават точни данни, споделя Бедка, само че има единствено към 1300 площадки за изстрелване по целия свят, което значи, че данните от тях са лимитирани.
Друг инструмент, наименуван геостационарни спътници, може да употребява фотоси на облачната завивка и моделите на атмосферната влага, с цел да пресметна векторите напразно, само че единствено в горната част на облака (слоя, в който се намира влагата). Това значи, че 3D картината към момента липсва.
Много специалисти считат, че принадлежности като AWP са „ изчезналото звено “ за решение на този проблем.
Как AWP употребява лазери, с цел да направи 3D карта напразно
Преди да създадат подробна 3D карта напразно, учените би трябвало да схванат два съществени фактора: какъв брой бързо се движат ветровите течения и в каква посока. AWP прави това, като наблюдава придвижването на частици - в това число дребни късчета облачна материя, прахуляк, пушек, замърсяване и морска сол, които се носят в атмосферата, с цел да види по какъв начин вятърът ги разнася в даден миг от време.
За да се улови придвижването на тези частици, AWP се инсталира на аероплан с наблюдателни отвори под него. Оттам инструментът излъчва 200 импулса лазерна сила в секунда към атмосферата в две противоположни направления, където те се разсейват и отразяват от частиците. Това разпръскване провокира измерима смяна в дължината на вълната на лазерния подтик - събитие, известно още като резултат на Доплер.
„ Вероятно към този момент сте чували за резултата на Доплер и сте го изпитвали сами “, споделя Бедка. „ Чувате кола за спешна помощ, която идва към вас, и на едно несъмнено разстояние звучи доста високо, а по-късно, когато минава около вас и се отдалечава, чувате смяна на височината на звука - това се дължи на резултата на Доплер. Доплеровият лидар за вятъра се държи по подобен метод “.
Казано по-просто, променените „ честоти “ на лазерната светлина, която се отразява от частиците, дават на AWP информацията, нужна за пресмятане на скоростта и посоката напразно. Инструментът оказва помощ даже за по едно и също време премерване на изискванията на разнообразни височини в атмосферата. След това всички тези данни могат да бъдат обединени, с цел да се сътвори цялостна 3D карта напразно.
AWP минава през урагана Хелене
През 2022 година NOAA насочва питане за нови технологии за тъкмо премерване напразно, което е непрекъснато предизвикателство за организацията при опитите ѝ да предвижда тежки метеорологични условия. Тъй като екипът на Бедка преди малко е завършил с прототипа на AWP, той предлага акция за самолетни полети, които да потвърдят успеваемостта на инструмента.
NOAA се съгласява да финансира предлагането и предходната есен Бедка лети повече от 100 часа в самобитна въздушна лаборатория, конфигурирана в самолета Gulfstream III на НАСА. Лабораторията е оборудвана с AWP и Високоскоростната лидарна обсерватория (HALO) на НАСА - различен инструмент, основан за премерване на водните пари, аерозолите и свойствата на облаците. По време на акцията AWP и HALO работят дружно, с цел да основат ултрадетайлни 3D карти на моделите напразно и аерозолните пластове. Бедка има за цел да събере данни от допустимо най-широк набор от метеорологични условия - и, както се оказва, това включва урагана Хелене.
Тъй като той е относително добре предсказан, екипът на Бедка има време да възнамерява маршрут на полета, който да разреши на AWP да мери „ допустимо най-близо до центъра на бурята и най-високите ветрове, които ни бяха налични “. Като се има поради лимитираният шестчасов полет на самолета, ученият и екипажът прелитат през краищата на урагана.
Бедка, който е летял с няколко самолета на НАСА през интензивни гръмотевични стихии, споделя, че изискванията са били неспокойни, само че не прекомерно тежки. По време на ураганния полет екипът му съумява да събере богата база данни от измервания напразно, които потвърждават евентуалната успеваемост на AWP по време на тежки метеорологични условия.
Какво следва за AWP
Засега AWP е единствено във етапи на тестване, само че сега НАСА работи за неговото по-широко разпространяване. Това ще включва привличането на организация или търговски сътрудник, като да вземем за пример NOAA, който е подготвен да влага в допълнение в технологията - в идеалния случай, като я приспособява за потребление на по-малки спътници, вместо да я подвига на самолети. Понастоящем AWP е с размерите на масичка за кафе, само че с цел да се побере на транспортен съд, предопределен за космоса, откривателите ще би трябвало да го свият до към една десета от настоящия му размер, споделя Бедка.
В идеалния случай НАСА ще може да сътвори „ съзвездие “ от AWP в орбита към Земята, което ще може да мери ветровете по едно и също време по цялото земно кълбо. С подобен необятен набор от данни моделите за прогнозиране на рискови метеорологични условия ще станат доста по-точни.
„ Силните стихии не се появяват просто по този начин от ясното синьо небе в случаен ден “, споделя Бедка. „ Те се образуват, тъй като всички съставки се подреждат по този начин, че да станат толкоз интензивни, колкото са. Това, което се опитваме да създадем с тази технология, е да измерим ветровете с толкоз пространствени и отвесни детайлности, колкото разрешава лазерната технология. Вече сме открили, че когато тези данни се включат в моделите за прогнозиране на времето, те имат в действителност огромно влияние “.
Новото устройство се назовава Aerosol Wind Profiler (AWP), като галактическата организация работи по него от около четири години. AWP употребява Доплеровия резултат за основаване на триизмерни карти на ветровете над повърхността на Земята в действително време - данни, които до момента бяха доста сложни за приемане.
Бедка е основният разработчик на AWP в Изследователския център на НАСА в Лангли и е прекарал повече от 100 часа във въздуха, тествайки устройството в съдействие с Националната океанска и атмосферна администрация на Съединени американски щати (NOAA), която ръководи Националната метеорологична работа (NWS). Той изяснява пред Fast Company, че AWP може да бъде изчезналото звено в качествата на метеорологичните организации да картографират тъкмо тежки метеорологични феномени като урагани и гръмотевични стихии.
Недостатъците на настоящето събиране на данни за вятъра
За да изготвят прогнози за тежки метеорологични феномени, организации като NWS събират голям набор от данни, в това число атмосферна температура, равнища на мокрота и модели на налягане, които нормално се получават от сателитни показания. Моделите напразно, както на, по този начин и над Земята, са друга част от цялостния пъзел.
Но когато става въпрос за основаване на модел напразно, има няколко ограничавания. Бедка споделя, че в случай че синоптиците се нуждаят от измервания напразно наоколо до Земята, е относително елементарно да се създадат такива с помощта на датчици.
„ Но най-важното за прогнозирането на времето е да имаме визия за триизмерната картина напразно - освен на Земята, само че и на доста километри над нас, защото те оформят дружно времето, което ние усещаме долу “, споделя Бедка.
Понастоящем, с цел да получат визия за триизмерната картина напразно, синоптиците употребяват най-вече метеорологични балони. Те дават точни данни, споделя Бедка, само че има единствено към 1300 площадки за изстрелване по целия свят, което значи, че данните от тях са лимитирани.
Друг инструмент, наименуван геостационарни спътници, може да употребява фотоси на облачната завивка и моделите на атмосферната влага, с цел да пресметна векторите напразно, само че единствено в горната част на облака (слоя, в който се намира влагата). Това значи, че 3D картината към момента липсва.
Много специалисти считат, че принадлежности като AWP са „ изчезналото звено “ за решение на този проблем.
Как AWP употребява лазери, с цел да направи 3D карта напразно
Преди да създадат подробна 3D карта напразно, учените би трябвало да схванат два съществени фактора: какъв брой бързо се движат ветровите течения и в каква посока. AWP прави това, като наблюдава придвижването на частици - в това число дребни късчета облачна материя, прахуляк, пушек, замърсяване и морска сол, които се носят в атмосферата, с цел да види по какъв начин вятърът ги разнася в даден миг от време.
За да се улови придвижването на тези частици, AWP се инсталира на аероплан с наблюдателни отвори под него. Оттам инструментът излъчва 200 импулса лазерна сила в секунда към атмосферата в две противоположни направления, където те се разсейват и отразяват от частиците. Това разпръскване провокира измерима смяна в дължината на вълната на лазерния подтик - събитие, известно още като резултат на Доплер.
„ Вероятно към този момент сте чували за резултата на Доплер и сте го изпитвали сами “, споделя Бедка. „ Чувате кола за спешна помощ, която идва към вас, и на едно несъмнено разстояние звучи доста високо, а по-късно, когато минава около вас и се отдалечава, чувате смяна на височината на звука - това се дължи на резултата на Доплер. Доплеровият лидар за вятъра се държи по подобен метод “.
Казано по-просто, променените „ честоти “ на лазерната светлина, която се отразява от частиците, дават на AWP информацията, нужна за пресмятане на скоростта и посоката напразно. Инструментът оказва помощ даже за по едно и също време премерване на изискванията на разнообразни височини в атмосферата. След това всички тези данни могат да бъдат обединени, с цел да се сътвори цялостна 3D карта напразно.
AWP минава през урагана Хелене
През 2022 година NOAA насочва питане за нови технологии за тъкмо премерване напразно, което е непрекъснато предизвикателство за организацията при опитите ѝ да предвижда тежки метеорологични условия. Тъй като екипът на Бедка преди малко е завършил с прототипа на AWP, той предлага акция за самолетни полети, които да потвърдят успеваемостта на инструмента.
NOAA се съгласява да финансира предлагането и предходната есен Бедка лети повече от 100 часа в самобитна въздушна лаборатория, конфигурирана в самолета Gulfstream III на НАСА. Лабораторията е оборудвана с AWP и Високоскоростната лидарна обсерватория (HALO) на НАСА - различен инструмент, основан за премерване на водните пари, аерозолите и свойствата на облаците. По време на акцията AWP и HALO работят дружно, с цел да основат ултрадетайлни 3D карти на моделите напразно и аерозолните пластове. Бедка има за цел да събере данни от допустимо най-широк набор от метеорологични условия - и, както се оказва, това включва урагана Хелене.
Тъй като той е относително добре предсказан, екипът на Бедка има време да възнамерява маршрут на полета, който да разреши на AWP да мери „ допустимо най-близо до центъра на бурята и най-високите ветрове, които ни бяха налични “. Като се има поради лимитираният шестчасов полет на самолета, ученият и екипажът прелитат през краищата на урагана.
Бедка, който е летял с няколко самолета на НАСА през интензивни гръмотевични стихии, споделя, че изискванията са били неспокойни, само че не прекомерно тежки. По време на ураганния полет екипът му съумява да събере богата база данни от измервания напразно, които потвърждават евентуалната успеваемост на AWP по време на тежки метеорологични условия.
Какво следва за AWP
Засега AWP е единствено във етапи на тестване, само че сега НАСА работи за неговото по-широко разпространяване. Това ще включва привличането на организация или търговски сътрудник, като да вземем за пример NOAA, който е подготвен да влага в допълнение в технологията - в идеалния случай, като я приспособява за потребление на по-малки спътници, вместо да я подвига на самолети. Понастоящем AWP е с размерите на масичка за кафе, само че с цел да се побере на транспортен съд, предопределен за космоса, откривателите ще би трябвало да го свият до към една десета от настоящия му размер, споделя Бедка.
В идеалния случай НАСА ще може да сътвори „ съзвездие “ от AWP в орбита към Земята, което ще може да мери ветровете по едно и също време по цялото земно кълбо. С подобен необятен набор от данни моделите за прогнозиране на рискови метеорологични условия ще станат доста по-точни.
„ Силните стихии не се появяват просто по този начин от ясното синьо небе в случаен ден “, споделя Бедка. „ Те се образуват, тъй като всички съставки се подреждат по този начин, че да станат толкоз интензивни, колкото са. Това, което се опитваме да създадем с тази технология, е да измерим ветровете с толкоз пространствени и отвесни детайлности, колкото разрешава лазерната технология. Вече сме открили, че когато тези данни се включат в моделите за прогнозиране на времето, те имат в действителност огромно влияние “.
Източник: profit.bg
КОМЕНТАРИ