Исследователи собирают более точные данные о погоде и климате с помощью беспилотной авиационной системы
На прошлой неделе исследователи из Национальных лабораторий Сандия впервые совместно запустили привязной аэростат и беспилотную авиационную систему (БАС, или дрон) для получения данных о температуре арктической атмосферы с лучшим, чем когда-либо, контролем местоположения. Помимо предоставления более точных данных для погодных и климатических моделей, способность эффективно эксплуатировать БАС в Арктике важна для национальной безопасности.
Информация о температуре атмосферы критически важна для прогнозирования погоды, мониторинга экстремальных явлений и улучшения климатических моделей. В отличие от привязных или метеозондов, БАС не требуют гелия — невозобновляемого ресурса — и могут взлетать с меньшей подготовкой, что позволяет запускать их из более удаленных мест. Переход на БАС с распределенными температурными датчиками был бы предпочтительнее, поскольку они многоразовые и могут летать чаще.
С 2015 года атмосферный ученый Сандия Дари Дексхаймер регулярно запускает привязные аэростаты с Оликток-Пойнт, самой северной точки залива Прудхо-Бэй на Аляске. Эти аэростаты несут распределенные температурные датчики для сбора профилей температуры. Тест в начале этого месяца стал первым случаем, когда Сандия запустила октокоптер в небо над Оликток-Пойнт. «БАС и аэростат действительно дополняют друг друга: у БАС меньше время полета, но он обладает большей пространственной мобильностью. Привязной аэростат может оставаться в воздухе долго, но его нелегко перемещать», — отметила Дексхаймер.
Распределенный температурный датчик — это волоконно-оптический кабель толщиной с «волос ангела». Измеряя, как свет изгибается в кабеле, можно рассчитать температуру с разрешением 1 метр, отправляя световой импульс каждые 30 секунд. Это дает беспрецедентный уровень детализации. Кроме того, аэростат несет датчики переохлажденной жидкой воды — чистой воды, остающейся жидкой ниже точки замерзания. Облака с большим количеством такой воды ведут себя иначе, задерживаясь на днях и действуя как одеяло, нагревая поверхность ниже. Лучшее понимание таких смешанно-фазных облаков важно для климатических моделей.
На следующем этапе проекта команда надеется добавить эти датчики на БАС с неподвижным крылом и запустить его в облака, чтобы изучить обледенение и в итоге собирать данные об условиях в облаках с большим пространственным контролем, чем у аэростата. Данные с БАС и аэростата можно сравнивать между собой и с данными наземных датчиков ARM, также расположенных на Оликток-Пойнт. Сандия управляет этим объектом как частью климатического исследовательского комплекса ARM, финансируемого Управлением науки Министерства энергетики США.
«Наша способность эксплуатировать БАС и привязные аэростаты в Арктике и комбинировать эти измерения с компьютерным моделированием позволяет нам эффективно использовать объект в Оликтоке для сообществ национальной безопасности и науки», — сказала Лори Пэрротт, руководитель отдела атмосферных наук в Сандии. Ограниченное воздушное пространство протяженностью 700 миль, которым управляет Сандия, имеет стратегическое значение, позволяя проводить эксперименты над арктическими водами без риска для пилотируемых самолетов.